Нильс Бор
Шрифт:
Так отчего же не сделать еще один шаг: раз нельзя наблюдать и орбиты, не надо описывать движение электрона вокруг ядра! Резерфордовский образ электронов-планет, может быть, чистая иллюзия. Известно лишь, что атом изменяет свою энергию прерывисто и потому последовательность разрешенных уровней образует лестницу. О недробимых прыжках по этой лестнице свидетельствуют испускаемые кванты. Частота и амплитуда «чего-то колеблющегося» в атоме — вот все, что доподлинно наблюдаемо в эксперименте. Частота обнаруживается в цвете спектральных линий, амплитуда — в их яркости. Много это или мало — посмотрим…
Так полагал Гейзенберг. (Если
Знания частот достаточно, чтобы судить об энергии квантов. Знания амплитуд достаточно, чтобы судить о вероятности их испускания. Наборы таких наблюдаемых величин дают необманную информацию о главных событиях атомной жизни — о квантовых скачках-переходах. А если так, то лишь этими наборами должна оперировать искомая КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА.
Идея стала программой действий.
Еще до бегства на Гельголанд Гейзенберг принялся строить по этой программе теорию атома водорода. И потерпел неудачу. Запутался. Открылось, что надо было еще научиться оперировать с наборами наблюдаемых величин. Прежний опыт физики помочь не мог: она такими вещами не занималась. Неизвестно было даже, в какой форме записывать эти наборы и по каким правилам пускаться с ними в математическую игру.
В общем, следовало придумать свою математику. Уже в Геттингене, бедствуя с атомом водорода, он нащупал основу.
…Как в единой записи охватить все варианты квантовых скачков, если возможны переходы между любыми двумя стационарными состояниями? Это напоминало задачу о записи всех результатов турнира, когда каждый играет с каждым. Тут участники турнира — стационарные состояния: первое, второе… десятое… энное… Результаты матчей между ними — испускание или поглощение квантов. Это как игры на своем и на чужом поле. Нужна квадратная турнирная таблица, чтобы сразу отразить все варианты. Одна таблица для частот. Другая — для амплитуд.
Он начал придумывать новый язык для разговора о событиях в мире квантовых прерывностей.' Нашлись нужные слова — должен был найтись нужный синтаксис. На математический лад: своя алгебра этих квадратных таблиц.
И был на Гельголанде день — ветер, море, одиночество, тишина — из числа счастливейших в его жизни.
Гейзенберг (историкам): Я пришел в невероятное возбуждение, потому что увидел, как отлично все получается. Вспоминаю, у меня появилась схема, из которой можно было выводить сохранение энергии (для каждого матча. — Д. Д.), и я работал всю ночь, делая ошибку за ошибкой в арифметических подсчетах. Было два или три часа утра, когда я убедился, что закон сохранения выполняется. Моя взбудораженность не имела предела, а уже занималось утро. Я решил, что надо бы проветриться. Возбуждение погнало меня к одной из гельголандских скал… Я чувствовал: «Сейчас случилось что-то важное!» Немного погодя вернулся домой и замертво уснул. Ну а потом принялся писать статью.
Это был один из последних майских дней 25-го года. И случилось «что-то важное» на крошечном островке совсем неподалеку от устья Эльбы — от Гамбурга, где как раз в то время овладело Вольфгангом Паули чувство тупика.
Был час смятения, когда все достигнутое показалось Гейзенбергу полнейшей ерундой. Открылось, что в алгебре квадратных таблиц не всегда действителен извечный закон: А на В равняется В на А. Это называлось перестановочностью умножения. И в делах природы почиталось самоочевидным.
А*В <> В*А!
— Это встревожило меня ужасно, — говорил он. — …Но потом я сказал себе: «К счастью, мне не понадобится такое умножение, к счастью, это не очень существенно».
Но беспокойство, конечно, не прошло. Были для тревоги и другие поводы. И на обратном пути в Геттинген он остановился у Паули в Гамбурге. А тот устроил ему дружеский прием с отменным угощением и такой же критикой. Еще яснее стало, что набросок новой механики требовал работы и работы.
Весь июнь и начало июля ушли на эту работу. И дома Гейзенбергу пришлось побороться с искушением «бросить в огонь» никак не дозревающую статью. 9 июля он послал все написанное к Паули, как посылают к черту то, что мучит и не отпускает. Критическая манера Паули вполне заменяла огонь и скалу.
Гейзенберг: Право, я не мог бы сосчитать, как часто он выговаривал мне: «Ты совершеннейший балда» или что-нибудь в этаком роде… И, знаете ли, это очень помогало. И мы всегда оставались добрыми друзьями. И никогда не возражали против взаимной критической хулы.
(Между прочим, кажется необъяснимым, почему при полной фамильярности их отношений, естественной для студентов-погодков, они, разговаривая на «ты», переписывались на «Вы», точно играли в ученую достопочтенность. А может, и впрямь играли?)
Итак, не в руки учителей — Макса Борна и Нильса Бора, — а на дружеский суд приятеля отправил Гейзенберг свою не совсем оконченную статью. Это звучал в его двадцатичетырехлетней душе эренфестовский мотив: «Мыто с тобой еще достаточно молоды, чтобы позволить себе сделать глупость!» Потом он говорил историку, что Борну — в духе геттингенской школы — всегда хотелось изощренной математической строгости, а Бору — в духе копенгагенской школы — глубинной физической обоснованности. В те дни его могло страшить и то и другое.
…Когда Бор и Паули приостановились в своей изустной летописи на этом рубеже, Паули рассказал, как Гейзенберг довольно нервно попросил его вернуть рукопись через два-три дня. Он спешил в Кембридж с лекциями и хотел до отъезда либо закончить статью, либо уничтожить. Суд Паули был великодушным и приговор оправдательным, хотя он не во всем был согласен с другом.
«Есть в атомном мире гораздо больше наблюдаемых вещей, чем это снилось гейзенберговской философии» — так впоследствии выразил его точку зрения Розенфельд.
Но Паули воодушевило впервые осуществленное стремление пойти в теории микромира на разрыв с классическим описанием движения и оставить для союза с классикой только боровский Принцип соответствия. Физика сразу перестала казаться ему загнанной в тупик. И пропала зависть к участи комика в кино. И вскоре он написал все тому же Кронигу иные, чем прежде, слова:
«Механика Гейзенберга вернула мне радость жизни и надежду».
А Гейзенберг уезжал в Кембридж тоже воодушевленный. Перед отъездом он отважился наконец вручить свою работу Максу Борну, сказав на всякий случай: «Ладно, делайте с нею все, что сочтете нужным». Это его подлинные слова, и они означали: в корзину так в корзину, в печать так в печать. Но молодая улыбка сквозь усталость несмело просила: лучше все же в печать…