355 500 произведений, 25 200 авторов.

Электронная библиотека книг » Мишель Рузе » Роберт Оппенгеймер и атомная бомба » Текст книги (страница 10)
Роберт Оппенгеймер и атомная бомба
  • Текст добавлен: 26 сентября 2016, 13:59

Текст книги "Роберт Оппенгеймер и атомная бомба"


Автор книги: Мишель Рузе



сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 11 страниц)

Смятение духа
Интервью доктору Эскоффье-Ламбиотту

Полагаете ли Вы, что моральная растерянность и смятение духа являются новыми чувствами для мира ученых и чему в условиях современного развития науки Вы приписываете их появление?

– Действительно, эти чувства новы, но они присущи не только ученым-атомникам. Вызваны же они главным образом великим прогрессом науки за последние годы.

Этот прогресс сопровождается такой специализацией, что отныне любой человек может овладеть всего лишь незначительной долей человеческих знаний. Это вызывает ощущение невежества и одиночества и, очевидно, ощущение тем сильнее, чем больше знает человек. Современные ученые тоскуют по единому ключу, по той единой оси любых форм знаний, в которую верили их предки и которую они никогда уже не встретят в будущем.

Что же касается специалистов в области атомной энергии, то для них к этой грусти по прошлому прибавились ужас перед тем оружием, чудовищность которого невозможно переоценить, и растерянность, которую должен испытывать каждый честный человек, принужденный осуществлять власть. Все, что на протяжении своей жизни вобрали в себя эти люди, мечтавшие работать ради чистой науки, не помогло им в момент, когда они оказались вынужденными взвалить на свои плечи ответственность.

– Полагаете ли Вы, что современные достижения теоретической физики могут доказать то, что уже издавна провозгласили как догмат различные религии, а именно, что способности Человека познавать и осмысливать Природу имеют непреодолимые пределы?

– Мне кажется, что идея научного прогресса отныне неразрывно связана с судьбами человечества. На мой взгляд, такая точка зрения чужда какой бы то ни было религии. Развитие науки наглядно показало несоответствие между теоретически безграничными возможностями человеческого познания и ограниченными способностями одного человека, между бесконечностью и индивидуумом. И хотя в будущем возможность познать что-то новое, вероятно, станет привилегией меньшинства все более и более специализирующихся ученых, тем не менее сама эта возможность остается практически безграничной. Вот почему некоторые препятствия, которые еще в XIX столетии, казалось, лишали нас возможности представить себе единую картину мира, недавно оказались устраненными. Последние работы по определению возраста Земли, по выявлению сущности процесса перехода от неорганической материи к живой клетке, открытие свойств некоторых протеинов передавать от поколения к поколению генетическую информацию, а также исследования природы нервных импульсов – все это – не что иное, как мосты, перебрасываемые через непознанное.

– Кое-кто стремится к возрождению на новой основе спиритуализма, с помощью которого, по их мнению, удалось бы представить эпоху как нечто единое, дать ее синтез. Не думаете ли Вы, что подобного рода синтез может сделать только наука?

– Подобное понятие синтеза, на мой взгляд, основано на ошибке, свойственной самой структуре наших знаний. Мне кажется, что наши знания никогда не смогут в будущем быть всеобщими. Всеобщность знания из-за отсутствия критериев оценки и сравнения станет понятием, лишенным смысла, или догматизмом. В наши дни восхождение на каждую новую ступень познания уже не может представлять собой обогащения общей культуры, как это было в Древней Греции или в Европе середины пятнадцатого столетия; оно становится привилегией небольшого общества крупных специалистов, которым не удастся сделать свои открытия доступными для простых смертных, как смог сделать в свое время Ньютон.

Мне, например, кажется невозможным объяснить основные принципы теории относительности и квантовой теории или же принцип сохранения четности. Мне ни разу не довелось слышать такого объяснения этих положений, которое могло бы как-нибудь обогатить общую культуру.

Что же касается спиритуализма, то боюсь, что человечеству не доведется переживать в дальнейшем эпохи, которые можно было бы сравнить со славным XVIII столетием во Франции. Мы осуждены на жизнь в таком мире, где каждый поставленный вопрос влечет за собою другие вопросы, и процесс этот бесконечен. Одним из мучительных свойств процесса познания является его необратимость.

Боюсь, не взывают ли те, кто сегодня стремится к синтезу, или единству, к ушедшим в прошлое временам. Мне кажется, что подобного рода синтез они могут установить лишь ценою тирании или отречения.

– Может ли научный опыт служить в этом мире, лишённом единства, руководящим критерием для необходимого морального обновления?

– Мне кажется, что единственный открывающийся перед нами путь состоит в поисках равновесия, которыми занимается человек Науки. К этим поискам его принуждает то постоянное разделение, которое ученый по соображениям научной дисциплины должен проводить между новым и привычным, между геройством и раболепством, между необходимейшим и излишним. Ученый требует Правды, полностью освобожденной от двусмысленности, потому что в нашем сегодняшнем мире двусмысленность может быть только причиной разброда… Наконец, этот путь безотлагательно требует братства, единства мыслей и дел, без которых Человек остается беспомощным пленником слишком узкого взгляда на свое поведение в нашем слишком сложном и слишком обширном мире.

Если бы можно было передавать опыт науки, а мне кажется важным добиваться этого, то стало бы возможным подготовить значительно большее число людей к трудному испытанию «Человек перед лицом мира», испытанию, в котором философы и правительства кажутся мне глубоко анахроничными.

Газета «Монд» от 29 апреля 1958 года.

Наука и «общедоступный язык»
Из дискуссии на Конгрессе в защиту свободы культуры в Рейнфельдене

Проблема, которой я хотел бы коснуться, заключается в установлении связи между величественным развитием науки нашего времени и той ее «обменной ценностью», которую мы можем получить в пределах общедоступной беседы.

То, что я понимаю под «общедоступным языком», – идеальное понятие; оно охватывает часть человеческих знаний, которая, не претендуя на всеобъемлющее значение, имеет качество «общедоступности», т.е. позволяет описать и объяснить понятными для всех словами предметы и явления, правда, при условии, что все осознают значение употребляемых определений.

Очертания этой «общедоступной части» сегодня сглаживаются несколькими факторами: обширностью нашего мира и многочисленностью отдельных человеческих объединений, принципом равенства, который провозглашает право каждого человека принять участие в обсуждении, быстрым ростом общества и глубокими изменениями его характера. Облик «общедоступной части» пострадал равным образом и от другого фактора – величественного развития науки и расширения области знания.

Все современные науки порождены философскими размышлениями и техническими изобретениями. Историки будут спорить до бесконечности о сравнительной важности этих двух составных частей, но верно одно: истоком любой отрасли науки и всей науки в целом является общедоступный язык неспециалистов.

Если мы обратимся к заре возникновения европейских традиций или современного общества, то увидим, что и в те времена знания были доступны только незначительной части населения. Граждане Афин или кучка людей, интересовавшихся политическим строем Соединенных Штатов Америки под влиянием «светочей» XVIII века в период от Монтескье до Французской революции, составляли относительно немногочисленные группы. Они владели языком, опытом и общими знаниями, достаточно доступными для всех. Нет сомнений, что и в XVIII столетии физика, астрономия, математика начинали принимать абстрактный характер, в столь сильной степени свойственный им сейчас, но все же они были доступны просто образованному человеку.

Сегодня положение коренным образом изменилось. Действительно, мы отмечаем наличие растущей пропасти между языком науки и общедоступным языком, причем первый обеднил и выхолостил второй, лишив его законного права на существование и осудив на постоянный произвол. Пропасть появилась также между интеллектуальным миром ученых и тех людей, которые на уровне общедоступного языка изучают основные проблемы человеческого общества.

Одна из причин этого состоит в том, что научная деятельность человека как количественно, так и качественно развилась до таких размеров, которые показались бы Пифагору и Платону чрезвычайно странными, если не вредными. Предчувствие чего-то подобного омрачило последние годы жизни Ньютона.

Возможно, Вы скажете, что все это несерьезно; всегда существуют великие принципы и великие открытия, которые может понять каждый, а детали уже не важны. Действительно, отдельные детали большой роли не играют, но в общем сумма информаций, опубликованных по каждой отрасли науки, представляет собой довольно точную картину того объема знаний, которым надлежит обладать, чтобы двигаться вперед. И, уверяю Вас, прогресс в каждой отрасли науки приносит нам такие откровения, обнаруживает такие картины порядка, гармонии, тонкости, дает столько поводов для восхищения, что все это можно сравнить с великими открытиями, которые мы познали в школьные годы. Однако эти открытия не так-то легко сообщить другим при помощи выражений общедоступного языка. Новые открытия являются продолжением ряда особенных традиций и требуют рафинированного языка, уточняемого и исправляемого в течение веков или десятилетий.

Вот почему на вопрос о том, каков же фундамент науки, я не смогу ответить. Если Вы спросите, каков основной закон поведения атомов – не в том виде, как мы знаем его сейчас, а как он представлялся людям в начале нашего столетия, – я смогу изобразить Вам его на доске, и это не займет много времени. Но придать ему смысл в Ваших глазах будет для Вас (и для меня) слишком трудным испытанием.

Отдельные отрасли науки одинаково трудны для всех, кто не связан с миром науки. Мы не слишком хорошо владеем смежными дисциплинами. Безусловно, отдельные отрасли-науки в какой-то мере переплетаются между собой. Насколько мне известно, нет ни малейшего намека на противоречия между ними. Имеется родство, связывающее одну отрасль с другой. Можно найти аналогии, особенно формальные (в частности, математические), между столь различными отраслями науки, как языкознание и тепловые машины. Но логического приоритета одной отрасли науки перед другой не существует. Поведение живой материи нельзя вывести на основании законов физики. Мы наблюдаем просто отсутствие противоречий. Критерии порядка, гармонии, соответствия, которые всюду столь же обязательны, как точность наблюдений и справедливость логических рассуждений, различны в разных отраслях науки. То, что для нас просто – сложно для физика, и наоборот. Понятия простоты и сущности не одинаковы.

К этому добавляются ощущения несовершенства, случайности, бесконечности, возникающие при изучении Природы, ощущения, которые трудно передать общедоступным языком; эти ощущения невозможно резюмировать, контролировать, устранить; они выражают тот факт, что наука – нечто растущее, что ее цели совпадают с целями цивилизованного мира.

Перечисленные факторы способствовали лишению нашего общедоступного языка того, что было нужнее всего: единого фундамента знаний. Я не буду пытаться оценить здесь, какие отрицательные последствия для развития нашей философской мысли может иметь то, что целая категория свершений человечества, рожденных философскими размышлениями и изобретениями, остается запретной областью для познания как простыми смертными, так и философами. Но очень грустно – мне это известно из других источников – быть вынужденным говорить о положении человека примерно в таких выражениях: «Я оставляю в стороне, я отбрасываю, считаю не имеющим значения столь обширный, столь центральный, столь человечный, столь волнующий фактор истории человеческого интеллекта, как развитие науки».

Это нелегкая проблема. Я не думаю, чтобы стало возможным правильно и исчерпывающе информировать каждого человека ради достижения абсолютного общего фундамента знаний. Мне очень трудно понять, чем занимаются современные математики и почему они занимаются этим: пытаясь представить себе общую картину, я терплю крах. Я с восторгом, хотя и как простой любитель, открываю для себя то, чем занимаются биохимики и биофизики. Но у меня есть и преимущество: оно состоит в том, что я довольно хорошо знаю маленькую часть одной отрасли науки, а потому сам могу провести четкую границу между знанием и невежеством. И, может быть, не совсем невозможно добиться более полного выражения этого ощущения.

Когда я говорю об установившейся и действительно общей традиции, то я имею в виду, естественно, исключительно светскую культуру и философию. Не потому, что я хочу игнорировать или исключить как источник наших традиций религиозные откровения. Мне просто кажется, что они и без этого сильно расшатаны вулканическими потрясениями нашей истории.

Каждый знает, как мало мы оказались подготовленными к трагедиям, которые нам уготовил XX век. Я прежде всего подразумеваю две мировые войны и тоталитарные революции. Приведу один пример. Нет сомнений, что все мы живем по полученным в наследство христианским традициям. Многие среди нас – люди верующие. Никто из нас не бесчувствен к заклинаниям, надеждам, к христианскому порядку. Вот почему я был глубоко встревожен тем фактом, что не состоялось ни одного поставленного на достаточную ступень благородства и значимости обсуждения моральных проблем, связанных с появлением нового – атомного оружия.

Проблему атомного оружия обсуждали с точки зрения стратегии, с точки зрения безопасности, с точки зрения соотношения сил. Но что мы можем ожидать от нашей цивилизации, как мы можем относиться к цивилизации, которая всегда объявляла моральные ценности главнейшим элементом человеческой жизни и которая теперь в состоянии говорить о перспективе всемирной катастрофы только стратегическими терминами, а не простыми словами?

Мне кажется, что в 1945, 1949 и в нынешнем[12]11
  Мировоззрение (нем.).


[Закрыть]
году были такие решительные моменты, когда начало публичной философской дискуссии о смысле, направлении развития и ценности человеческой жизни могло бы коренным образом изменить моральную обстановку и перспективы нашей эпохи.

Скажу просто: каждый раз, когда Запад и, в частности, моя страна выражали мнение, что использование оружия массового уничтожения является законным при условии, что это оружие применяется против врага, который сделал что-то дурное, мы допускали ошибку. И я думаю, что недостаток угрызений совести, наблюдавшийся во время второй мировой войны, видимо, из-за ее тотального характера и из-за растущего безразличия правительственных руководителей, нанес серьезный ущерб делу Свободы.

Проблемы, которые я здесь затронул, обескураживающе сложны: каким образом увеличить объем своих знаний и как удовлетвориться ограниченным пониманием там, где полная уверенность недоступна? Я уверен в том, что мы можем добиться всего этого лишь в том случае, если поймем необходимость усилий, воли и дисциплины, требующихся для достижения цели. И мне трудно поверить, что общедоступный язык может подняться до высшего уровня, если только ему не будут открыты врата в область знаний, в которой осуществляется самая высокая интеллектуальная деятельность всех времен.

Еженедельник «Экспресс» от 15 октября 1959 года.

Перечитывая Оппенгеймера

Помимо многочисленных научных публикаций, большинство из которых появилось в журнале «Физикл Ревью», и нескольких работ более общего характера, Роберт Оппенгеймер опубликовал два сборника статей под заглавиями «Наука и общедоступные знания» и «Открытый мозг». Именно в этих произведениях, доступных широкому кругу интеллигентных читателей, содержится основная часть его философских и политических высказываний, равно как пространные и интересные мысли о значении науки вообще и атомной физики в частности для современного общества.

«Наука и общедоступные знания» представляет собой сборник лекций Оппенгеймера, прочитанных им в 1953 году по британскому радио накануне «изгнания» Оппенгеймера отделом кадров Комиссии по атомной энергии. Тот факт, что эти очерки были написаны Оппенгеймером специально для радио, обусловил легкость их стиля, но никак не отразился ни на строгом употреблении терминологии, ни на последовательности затрагиваемых тем. Книга выглядит единым целым. В ней автор, коснувшись истории физики от Ньютона до волновой механики, раскрывает в мрачных, а порой патетических тонах сущность проблемы взаимоотношений ученого с остальными людьми, науки с обществом.

Первая лекция «Ньютон. Луч света» представляет собою своего рода философское вступление. Имеется ли прямая взаимосвязь между прогрессом научных знаний и общим мировоззрением людей? Существование такого рода взаимосвязи далеко не очевидно; это наглядно иллюстрируется тем фактом, что многие популяризаторы работ великих ученых довольно часто излагали идеи, прямо противоположные тем, которые высказывались этими учеными. Так, относительное безразличие к религии и оптимистическая вера в прогресс человечества были абсолютно чужды мыслям Ньютона, однако рационализм восемнадцатого столетия, вступая на этот путь, утверждал, что он идет по нему вслед за британским ученым.

Словарь научных терминов подчас может сыграть злую шутку с философами. Между атомом атомистов древности (или атомом Ньютона) и атомом современной физики существует глубокое различие, почти противоречие. Первый был действительно ατομος, т.е. «неделимый». Это мельчайшая элементарная частица, которую нельзя делить дальше. Для современной физики атом – это целый мир, весьма сложный по своему строению, причем процесс открытия составных его частей и нахождения или выявления его внутренних законов еще далеко не окончен. Даже те частицы, которые представлялись Резерфорду и Бору абсолютно элементарными частицами, составляющими материю атомов, не являются на деле элементарными, поскольку их список непрерывно продолжается, и к тому же одни частицы превращаются в другие.

Естественно, ничто не мешает нам предположить, что настанет день, когда физики откроют действительно основную частицу материи, подлинный ατομος. В такого рода предположениях можно дойти до утверждения, будто этот истинный атом все же существует, хотя пока и ускользает от наблюдений экспериментаторов. В современных знаниях нет ничего, что доказывало бы его существование, равно как и нет ничего, что опровергало бы такое предположение.

Во всяком случае правомерен вопрос, дает ли нам наука уверенность в реальности внешнего мира? Здесь Оппенгеймер позволяет себе позабавиться метафизической уловкой, своего рода искушением впасть в солипсизм. Без сомнения, ученый замечает, что поиски истины основаны на общении между различными людьми: «Может быть, он (ученый) не рискнет думать, что только его собственное сознание является единственной реальностью, а все остальное – иллюзии. Но такое мнение также нельзя отмести, от него не всегда можно отделаться посредством логических построений; время от времени оно может овладеть разумом ученого». Странное замечание, оно вызывает искушение сравнить его с теми, к сожалению, расплывчатыми мыслями, которые изредка высказывает Оппенгеймер относительно восточных философий.

Если не существует необходимой логической, связи между научными познаниями и той идеей внешнего мира, которую создают себе простые люди, можно все же найти «пригодные соответствия» между недавними открытиями, особенно в области атомной физики, и общечеловеческими проблемами, чуждыми вопросам чистой науки. Прежде чем приступить к их описанию, Оппенгеймер напоминает о развитии механистической физики после Ньютона и Декарта. Мыслителям XVIII столетия мир представлялся сложной системой механизмов, действовавших по строгим законам, главным из которых был закон всемирного тяготения. Если можно постичь все стороны сегодняшнего состояния мира, то уже одно это позволяет, казалось, предсказать будущее. Такие отрасли науки, как химия и биология, естественно, не описывают действительность при помощи механической терминологии, но лишь временно, из-за недостаточной глубины знаний. В конечном итоге «Природа сводилась к физическому ее восприятию, она представлялась как гигантская машина».

Именно такое восприятие внешнего мира до сих пор властвует над нашим разумом. Оно, естественно, связывается с верой в универсальность разума и, хотя эта связь не является обязательной, с верой в высшую красоту человеческого гения и прогресса. Оппенгеймер заканчивает эту лекцию цитатой из Томаса Джефферсона: «Я отношусь к числу тех, кто хорошего мнения о человеческом характере вообще. Я считаю, что человек создан для общества, что природа снабдила его всеми необходимыми качествами для жизни в обществе. Вместе с Кондорсе я верю, что разум человеческий может достигнуть такой степени совершенства, которую мы сейчас даже не можем себе представить… Пока мы будем владеть искусством печати, наука не сможет отстать от развития общества; никакое уже добытое знание не может быть утрачено».

Вторая лекция переносит нас в XX век. Она называется «Наука – средство действия». В ней Оппенгеймер рассматривает проблемы, которые не возникали в предыдущие столетия – проблемы взаимоотношений между старыми знаниями и новыми открытиями. Вторые не опровергают первых; они обобщают и расширяют их. К тому же то, что еще вчера было предметом открытия, сегодня становится инструментом для новых открытий, новым методом исследования и действия. Наиболее ярким примером является альфа-частица, открытая Резерфордом и вскоре ставшая для него средством исследования атомного ядра.

Столкновения альфа-частиц с атомными ядрами и вытекающие из них превращения элементов могут изучаться в единичных случаях, поскольку энергия, выделяемая даже при единичном столкновении или превращении, огромна по сравнению с энергией химических реакций и может быть зарегистрирована посредством тех изменений, которые она производит в миллионах атомов внутри регистрирующих приборов и которые мы можем с помощью хитроумной аппаратуры усиливать по нашему желанию.

Благодаря альфа-частицам Резерфорд смог предложить первую «модель» атомного ядра и определить диаметр того незначительного пространства, в котором заключены положительные заряды атома – всего лишь одна десятитысячная часть диаметра самого атома! Он впервые осуществил превращения элементов. Чедвик, повторяя с альфа-частицами опыты Бете и Беккера и супругов Жолио-Кюри, установил существование нейтрона. А нейтрон, в свою очередь, стал инструментом для дальнейших исследований, тем более действенным, что, будучи электрически нейтральным, не нуждается в затрате энергии на преодоление электрического поля атомного ядра.

В настоящее время физики располагают значительно более мощной артиллерией для изучения атома, чем альфа-частицы Резерфорда и нейтроны Чедвика. Это – частицы космического излучения и элементарные частицы, разгоняемые в гигантских ускорителях лабораторий. Но еще прежде, чем ученые получили эти средства, им стало ясно, что система, состоящая из атомного ядра и сопровождающих его электронов, сильно отличается от Солнца и сопутствующих ему планет, что внутри этой системы не действуют законы ньютоновской механики и «что надо воспринять новые идеи по многим основным точкам зрения – таким, как причинность и даже природа объективности некоторых частичек физического мира». Таким путем мы подходим к изложению квантовой революции, которой посвящены третья и четвертая лекции: «Наука в ее развитии» и «Атом и пустота в третьем тысячелетии».

Оппенгеймеру выпала привилегия пережить великое достижение разума – квантовую революцию – в период обучения в британских и немецких университетах, и для воспоминаний о ней он находит лирические, почти мистические интонации. Здесь нам удается почувствовать всю разницу между наукой, которая еще только устанавливается, новой теорией, текущей как синтезирующаяся материя в жестком ложе математических формул, и уже готовым учением, установившейся и сформировавшейся теорией в том виде, как ее сегодня преподносят те, кто унаследовал ее от своих предшественников.

Опыт первых открытий в области атомного ядра – здесь слову «опыт» следует придать некоторый мистический оттенок – непередаваем. Равным образом, не может быть речи и о том, чтобы передать сущность всех этих открытий неподготовленным слушателям. Какую же надежду оставляет им Оппенгеймер?

«Мы должны рассказывать о сюжете наших открытий не так, как об этом говорил бы сонм ученых-специалистов, но как сказал бы человек, который жаждет при помощи аналогий, описаний и веры понять то, что другие обдумали, открыли и свершили. Такими бывают рассказы бывалых солдат, вернувшихся из чрезвычайно трудного и героического похода; рассказы исследователей, только что спустившихся с вершин Гималаев; рассказы о тяжелых болезнях или о мистическом общении с богом. Все эти истории передают немногое из того, что пережил сам рассказчик. Это нити, которые связывают нас друг с другом в обществе и превращают нас в нечто лучшее, нежели изолированные индивидуумы».

Следует ли видеть в высказываниях такого рода выражение чувства гордости и превосходства, чувства недоверия к интеллектуальным способностям простого слушателя? Не проскальзывает ли здесь скорее трагическое ощущение одиночества, потребность обращаться к людям, общаться с другими членами общества? Во всяком случае, после того как Оппенгеймер высказывает мысль о невозможности популяризировать науку, сам он предпринимает попытку объяснить «планетарную» модель атома Резерфорда (маленькое ядро с положительным зарядом, окруженное находящимися на значительных расстояниях отрицательными зарядами) и показать те затруднения, с которыми столкнулись ученые с первых же дней появления этой схемы.

Если бы электрон вращался вокруг атомного ядра, как планета вокруг Солнца, то его орбита под воздействием ядер-ной бомбардировки должна была бы более или менее вытягиваться или округляться, в зависимости от силы получаемых импульсов. Однако на деле не происходит ничего подобного. Движение электрона не подчиняется законам ньютоновской механики. Равным образом оно не подтверждает законы Максвелла. Элементарная теория электромагнетизма устанавливает, что перемещение электрического заряда по любым траекториям, отличным от прямой, сопровождается излучением, связанным с известной потерей энергии. В бесконечно малый промежуток времени – меньше миллионной доли секунды – излучение электрона должно было бы пройти всю гамму частот, а сам электрон, по мере того как он терял бы энергию, приближался бы к ядру и в конце концов упал бы на него. Но этого также не наблюдается. Невозбужденные атомы водорода стабильны и идентичны, они не испускают никакого излучения и существуют вечно. Наконец, если атомы находятся в возбужденном состоянии, то они испускают излучение, однако только на определенных частотах, свойственных только данному виду атомов. При бомбардировке атомов электронами они могут принять некоторое количество энергии последних, но опять-таки в определенных количествах. Облученные светом атомы могут испустить электрон, но только при условии, что количество световой энергии соответствует заранее определенному минимуму. Именно исходя из этого, Нильс Бор пересмотрел схему Резерфорда, а Эйнштейн и Планк заложили основы квантовой теории. Понимание микрофизических явлений требовало отныне отказа ог традиционных понятий. Электрон переходит с одного энергетического уровня на другой, но мы не можем реально представить себе этот переход, исходя из движения материи. Поведение массы атомов в будущем может быть предсказано по теории вероятности, но нельзя в деталях предопределить заранее поведение каждого атома. «В самом сердце физического мира мы сталкиваемся с полным исчезновением причинности, которая казалась нам главнейшей характеристикой ньютоновской физики».

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».


    Ваша оценка произведения:

Популярные книги за неделю