Вот этого–то всего иначе не рассказать, как на обычном языке, возникшем в макромире человеческого опыта. В этот словарь входит и прекрасно разработанный научный словарь классической физики — физики макромира.
Один из последних ассистентов Нильса Бора Оге Петерсен — он, между прочим, помогал историкам в ноябре 1962 года выведывать у семидесятисемилетнего учителя детали прошлого — вспоминал позднее юмористическое предположение, однажды высказанное учителем:
— Конечно, может случиться так, что когда через несколько тысяч лет электронные компьютеры начнут разговаривать, они будут говорить на языке совершенно отличном от нашего, считая нас всех сумасшедшими, потому что они не смогут общаться с нами. Но наши проблемы состоят не в том…
В дни норвежского уединения Бора компьютеров еще не было, однако «наши проблемы» томили его сильнее, чем когда–либо прежде. Он тогда молчаливо выхаживал по снежной целине их принципиальное осмысление. Не первый год он думал о них, а теперь дошел до главного…
Снова: ход его размышлений не восстановить, но итог подсказывает удобную нам схему.
…Некое микросущество, обладай оно разумом, тоже сочло бы сумасшедшими физиков, явившихся «через несколько тысяч лет» и заговоривших о каких–то нелепейших «частицах–волнах» и тому подобных непонятностях. Но физику в самом деле нечем заменять классические образы.
Пусть бы принято было предложение ввести для микрокентавров новый термин — уэйвиклс, или волницы… Что изменилось бы? Всегда пришлось бы держать в голове раскрытие этого псевдонима волн–частиц. Словарь давал бы справку: «Уэйвиклс — микрообъектики со свойствами частиц и со свойствами волн». Проблема вернулась бы с черного хода.
Однако представим себе чудо: желанно непротиворечивый и понятный физикам собственный словарь микромира все–таки нашелся! Несбыточное сбылось… Но разве от этого потускнело бы другое логически–лингвистическое чудо, и притом не воображаемое, а реальное:
— неподвластное классической физике, странное поведение всего населения микромира, оказывается, можно с успехом описывать и классическими образами, да еще совершенно несовместимыми!
Как это понять? Значит, могущество классического языка распространяется и на микрореальность?
Осторожно! Язык — это не только словарь, но еще и грамматика — законы, управляющие словами.
Словарь поневоле сохраняется: частица… волна… координата… скорость… непрерывность… скачки… причинность… случайность… От этих понятий никуда не уйти. Но грамматика классической физики уже не работает, как прежде: то совмещается несовместимое (как волна и частица), то не сочетается сочетаемое (как скорость и координата)…
Явственно видны черты грамматики, чуждой макромиру. И потому, хоть слова и обычны, описание становится необычным. Неклассическим. Так не есть ли это — старый словарь плюс новая грамматика — тот искомый собственный язык глубин материи, какой подслушивают физики в лабораториях, задавая природе свои настойчивые вопросы?
Вспоминая в Норвегии сентябрьские споры со Шредингером, Бор теперь видел, что волновая ересь — протест против новой грамматики, хотя могло показаться, что это протест против нежеланных старых слов: если избавить словарь природы от частиц, то будет хорошо. Нет, смысл протеста был в другом: если уйдут из словаря неугодные слова, то и не надо будет совмещать несовместимое — волны с частицами, непрерывность с прерывностью, причинность со случайностью… Новая грамматика станет не нужна… И Гейзенберг в своей корпускулярной ереси в конце концов тоже протестовал против этой грамматики, хотя и у него это выглядело протестом против неугодных слов… Оба создателя механики микромира жаждали избавления от противоположностей.
А Бор увидел: не надо искать путей для такого избавления.
В равноправии несовместимых черт нет конфликта с природой. Надо признать законность их сосуществования. Надо понять, что они не борются, а действительно сосуществуют! — настаивал в своем монологе Бор.
Да ведь и впрямь: законно ли говорить, что волнообразность электрона борется с его корпускулярностью? Можно ли утверждать, что координата и скорость, одновременно неопределимые, соперничают между собой? Философски это издавна называется борьбой противоположностей. Но физически механизм этой борьбы таков, что прежде он оставался неизвестным диалектике природы: тут противоположности выходят на арену физических взаимодействий не вместе — между ними не происходит схватки. И нет ни победителей, ни побежденных.
Нет эксперимента, в котором бы свет или электрон демонстрировали сразу, в одном событии, обе свои несовместимые классические черты. Они обнаруживают либо волнообразность, либо корпускулярность. В первом случае физик наблюдает интерференцию — наложение волн, во втором — выбивание электрона фотоном. Или что–нибудь в этом роде.
В такой раздельности нужных для дела опытов нет ничего таинственного. Надо каждый раз — снова и снова — отдавать себе отчет, что подопытные объектики у микрофизики — кентавры. Экспериментирование с ними напоминает обращение с биноклем: нельзя заглянуть в него сразу с обеих сторон — уменьшающей и увеличивающей. Его надо переворачивать — вести раздельные наблюдения. И в свойствах бинокля нет конфликта с природой.
А каков мир на самом деле — «уменьшенный» или «увеличенный»? Оба зрелища равно реальны. Но показывают: то, что мы наблюдаем, зависит от способа наблюдения. Не существование мира от этого зависит, — он–то существует, нимало не заботясь о тревогах физиков! — а зависит от этого другое: что и как мы в нем видим. (Загляни в бинокль крот с любой стороны, он не увидел бы вообще ничего: для его бедного и робкого познания окружающего это слепой физический прибор.)
Нет конфликта с природой и в раздельных экспериментах квантовой физики. Природа самим своим бытием ставит такие эксперименты беспрерывно.
…Синее небо над нашей головой — результат рассеяния солнечного света на скоплениях атмосферных молекул. Если угодно, можно выразиться и так: это Солнце измеряет местоположение молекул воздуха и для этого насылает на них фотоны, которые и фиксируют более или менее определенные координаты. Не имеет значения, что при этом никто не ведет лабораторного дневника.
…Атом водорода в стационарном состоянии — тоже результат нечаянного эксперимента. Это электрон поставил опыт по измерению силы притяжения встречного протона и вот — попался на незримую цепь.
В одних явлениях природы микрокентавры ведут себя как частицы, в других — как волны. А что они такое на самом деле? Ответ очевиден: и то, и другое.
Но тут вспоминается, как шутил академик Ландау: «Частицы–волны — это обман трудящихся!» И уже вполне серьезно советовал избегать этого словоупотребления: «Оно ничего не дает» — даже в популярном рассказе об идеях квантовой механики. И повторял свою излюбленную мысль, кажется, впервые высказанную им на столетии со дня рождения Планка (Москва, 1958):
«…Человек в процессе познания природы может оторваться от своего воображения, он может открыть и осознать даже то, что ему не под силу представить».
Вероятно, Ландау в своих научных исканиях и вправду уже не нуждался в услугах воображения. Но каково нам? Сдвоенный образ волны–частицы, именно благодаря своей непредставимости — при том, что врозь волна и частица представимы прекрасно, — помогает нашему воображению освоиться хотя бы со всей необычайностью микромира. И понять, почему эта необычайность понуждает исследователей отрываться от своего воображения. Не потому ли сдвоенный образ частицы–волны начиная с 25–го года высоко ценил Нильс Бор? И однажды, давая интервью о своих надеждах теоретика, Ландау тоже разрешил себе использовать этот «обман». А ссылку на Бора встретил быстрым ответом: «Что позволено Юпитеру, то не позволено быку!» И рассмеялся.
Странность грамматики микромира в том и заключается, что классически несовместимым образам или понятиям природа предоставила право дополнять друг друга — не исключать, а дополнять. Доведенное до крайности, до полной несовместимости, зло противоречивости превращается в благо дополнительности.
Вот что в феврале 1927 года привез с собою из Норвегии Бор, как смог в этом убедиться Гейзенберг, слушая неумолимую критику своих огрехов.
Его детские слезы в тот памятный час иссякли быстро. Новой размолвки не произошло. Критические соображения старшего младший принял, как должное, и все исправил. И может быть, тогда же или чуть позднее понял вслед за Бором, что соотношение неопределенностей — частное проявление более общего, еще не до конца оформившегося принципа дополнительности.
Замечательная математическая формула для связи неопределенностей ясно показала, что совместное знание несовместимого возможно с ограничениями, которых не устранить. И для полноты описания изменчивой, вероятностной микрореальности надо выводить на сцену взаимоисключающие картины явления как дополнительные. Без этого охватить пониманием целое не удастся.
…Шли годы и десятилетия. До конца своих дней Нильс Бор постоянно убеждал ученых коллег из других областей знания — биологов, психологов, языковедов, историков культуры, — что принцип дополнительности может и для них служить путеводной нитью. Короче: он придавал этому принципу общефилософское значение. И с течением времени все больше исследователей приходило к признанию его правоты. Но это другой рассказ.
А сам он незадолго до смерти так ответил на вопрос ассистента, заметное ли место занимала в его научном творчестве работа над философскими проблемами познания: «В некотором смысле это была моя жизнь!»
В глубоком смысле это была жизнь и самой квантовой физики в эпоху бури и натиска, когда в борении страстей рождалась картина вероятного мира природы…
Глава заключительная. Конца не будет.
Я описываю характеры, положения, детали, особенности с единственной высшей целью: представить действительность… как видение, движимое выбором и свободой, как определенный вариант среди других вариантов.
1
Поздней осенью 1927 года — точно затем, чтобы дать на шей хорошей истории впечатляющее завершение, — встретились вместе чуть ли не все ее ведущие участники.
Они встретились на 5–м конгрессе Сольвея.
Среди 32 делегатов были: Антон Лоренц и Макс Планк, Альберт Эйнштейн и Пауль Эренфест, Нильс Бор и Макс Борн, Луи де Бройль и Эрвин Шредингер, Вильям Брэгг и Петер Дебай, Вернер Гейзенберг и Вольфганг Паули, Поль Дирак и… впрочем, не довольно ли? Кажется, никогда еще в эпоху бури и натиска не бывало такой представительной встречи физиков разных поколений — от семидесятилетних до двадцатилетних.
Вспомним: на 1–м конгрессе Сольвея, когда теперешние двадцатилетние были еще мальчиками, а теперешние старики пребывали в поре своей зрелости, председатель ствовавший Лоренц поставил задачу создания механики микромира. Миновали шестнадцать лет, и вот желанная механика возникла. Снова председателем был Лоренц. И так естественно бы прозвучали из его уст слова благодарной признательности тем, кто эту механику создал. Но ожидаемые слова не прозвучали: искомая механика нашлась, однако не оказалась желанной для великого классика! И на 5–м Сольвее ей пришлось пройти «боевое крещение», как выразился впоследствии Гейзенберг.
Старейший из присутствовавших, Лоренц яснее и проще всех своих единомышленников высказал недовольство картиной вероятностного мира в глубинах материи:
— Представление о явлениях, которое я хочу себе составить, должно быть совершенно… определенным. Для меня электрон — это частица, которая в каждый данный момент находится в определенной точке пространства. И если электрон сталкивается с атомом, проникает в него и после многочисленных приключений покидает этот атом, то я… представляю себе некоторую линию, по которой электрон двигался в атоме.
Что могли возразить старейшему более молодые? Тут даже не было предмета для спора. Он просто возвращал их к началу начал — к их собственным, мучительным и напрасным, бессонным попыткам эту «некоторую линию» найти в эксперименте и описать уравнением. Лоренц не опровергал квантовую механику, а просто отвергал. Но ощутили ли участники конгресса, что втайне им руководило трагическое чувство?
Он, создатель классической теории электронов, видимо, сознавал неотвратимость нового физического миропонимания. Иначе он в ту пору не сказал бы академику Иоффе то, что сказал:
«Я потерял уверенность, что моя научная работа вела к объективной истине, и я не знаю, зачем жил; жалею только, что не умер пять лет назад, когда мне еще все представлялось ясным».
Мало кто отважился бы на такое признание. Великий физик был еще и великим характером. Он доказал, что драма идей — это драма людей.
А первым заговорил о драме идей Эйнштейн. Не тогда, а позднее. И не только по поводу квантовой физики. Но 5–й конгресс Сольвея не мог не храниться в его памяти как живое воплощение этой драмы, разыгранной в лицах. Он был там главным действующим лицом. Потому главным, что в отличие от Лоренца он попытался не просто отвергнуть, но опровергнуть неизбежность вероятностной картины микромира.