Ирина Радунская - Безумные идеи
Бор настаивал на этой точке зрения. Эйнштейн резко возражал. Он был против вероятностной интерпретации и настаивал на полном сохранении принципа причинности, на необходимости объединения двойственности в единой физической теории. Бор остроумно парировал возражения Эйнштейна. Основным аргументом, однако, оказалось отсутствие точной теории микромира, в то время как квантовая механика, покоящаяся на соотношении неопределенностей, одерживала успех за успехом. Эйнштейн и другие оппоненты могли только возражать, могли указывать слабые места интерпретации Бора, но не могли предложить ничего лучшего.
Большинство ученых постепенно стало на точку зрения Бора, и его интерпретация квантовой механики, получившая наименование «копенгагенской», восторжествовала. И атаки на нее поутихли на долгое время.
Конечно, и в этот период Эйнштейн и многие другие физики продолжали уточнять и обосновывать свои возражения, но ничего могущего заменить вероятностную интерпретацию они создать не смогли.
Это была своего рода оборона против активно наступавшей копенгагенской интерпретации. Контратаковать ее пытался лишь де Бройль. Вернувшись из Брюсселя в Париж, он в спокойной обстановке восстановил ход дискуссии на конгрессе и окончательно признал, что возражения против теории волны-лоцмана неопровержимы. Ведь волна, рассматриваемая как носитель вероятности, действительно могла определить лишь вероятное положение траектории, а не истинный путь частицы, если даже такой существует. А в том, что траектория, как истинный путь частицы, существует, де Бройль не сомневался. Более того, он был убежден, что теория двойного решения может его указать. Но, пишет он, обескураженный математическими трудностями, «я полностью отказался от попыток детерминистического истолкования волновой механики и полностью присоединился к концепциям Бора и Гейзенберга».
Бессилие заставило де Бройля признать точку зрения, в которую он не верил.
Систематически боролись с копенгагенской интерпретацией советские физики А.Д. Александров, Д.И. Блохинцев, В.А. Фок и многие другие. Они указывали на пороки этой интерпретации. Но и они больше преуспели в решении актуальных физических и технических задач, чем в глубоком обосновании квинтовой теории. Им тоже не удалось пока создать замкнутой теории с соответствующим математическим аппаратом, удовлетворяющей всем сформулированным ими требованиям.
Продолжение следует
Дальнейшее развитие квантовой физики, ее поразительные успехи в теории атомов и молекул и многое другое, о чем будет рассказано в этой книге, проходило на фоне вероятностной интерпретации.
Многих она не удовлетворяла, но ничего лучшего не существовало, а она помогала решать все более сложные задачи, вела физиков все глубже в тайны микромира. Проблема элементарных частиц вновь и вновь со всей остротой ставила вопрос о структуре квантовой физики.
Все больше и больше данных свидетельствует о том, что разобраться в строении элементарных частиц при помощи существующих теорий невозможно. Нужна новая революция. Необходимо идейное перевооружение.
Работа над созданием новой теории микромира активно ведется в СССР, США, Англии, Франции, Японии и других странах, но огромные математические трудности не позволяют утверждать, что она скоро кончится успехом.
Возможно, что наряду с двумя основными постоянными – скоростью света и постоянной Планка – придется ввести третью постоянную, например элементарную длину, величину, близкую к диаметру атомного ядра.
Может быть, новая теория должна быть построена на какой-нибудь более радикальной идее, которая пока еще не родилась. Несомненно, ученым предстоит еще много раз находить и ошибаться. Развитие науки беспредельно, но легких путей в ней нет. Здесь уместно сказать словами де Бройля: каждый успех наших знаний ставит больше проблем, чем решает. И в этой области каждая новая открытая земля позволяет предполагать существование еще неизвестных нам необъятных континентов.
Итак, на рубеже нашего века, на базе классической физики родилась новая физика. Это отнюдь не значило, что все ранее сделанное учеными отвергалось и заменялось иными взглядами, иными толкованиями. Так думать было бы большой ошибкой! Действительно, классическая физика, открывшая людям глаза на многие явления природы, ответившая на массу вопросов, стала в тупик перед миром больших скоростей и миром ничтожно малых частичек материи. На этой почве и возникли теория относительности и квантовая механика.
Но это вовсе не значит, что все сделанное предшествующими учеными перечеркивалось. Почти в каждой теории есть рациональное зерно, и она решает какую-то часть проблемы. Это решение и входит в основу более совершенной теории. Да, классическая физика не могла справиться с нагретым телом. Планк, введя в классическую термодинамику понятие дискретности, построил более полную теорию излучения, и призрак ультрафиолетовой смерти рассеялся сам собой. Да, классическая физика не могла объяснить явление фотоэффекта. Эйнштейн, разгадав прерывистую сущность света, объяснил его.
Конечно, квантовая теория не всесильна. Объяснив процесс излучения нагретого тела и фотоэффект, она, тем не менее, до сих пор не может справиться со многими загадками микромира. Но Эйнштейн считал это не трагичным, а вполне естественным, отражающим двойственный характер природы материи. Вот почему волновая теория света Гюйгенса, хоть она и опиралась на ложное подобие световых волн со звуковыми, не была полностью ошибочной, 3аблуждения Гюйгенса заставили Френеля искать выход из положения, и он нашел его в эфире, поперечными колебаниями которого считал свет. А так как свет – это действительно (в одной из своих сущностей) волна, то формулы Гюйгенса и Френеля верны и сегодня.
Противоречия, которые возникали в ряде случаев из их теорий, конечно, беспокоили ученых. И настал момент, когда один из них, Максвелл, понял, что свет – это не продольные гюйгенсовские волны и не френелевские поперечные волны эфира, а существующие сами по себе электромагнитные волны – волны совершенно самостоятельного электромагнитного поля. И только благодаря тому, что традиции и научное мышление обладают большой инерционностью, ученые еще долго не могли отказаться от механистического взгляда на мир. И Лорентц поневоле сделал шаг назад, привязав абстрактные максвелловские электромагнитные волны к электронам – атомам электричества. Но это был и шаг вперед, так как впервые идея атомизма была введена в электрические явления. Это имело и другие положительные последствия. Так как электромагнитное поле – это действительно и волна и частицы, то электронная теория Лорентца, ее математический аппарат помог вычислить те величины (например, показатели преломления прозрачных тел), которые чисто волновой теории Максвелла приходилось брать из опыта. Так происходит эволюция человеческих знаний: опыт поколений плюс свежий взгляд на вещи.
Спор вокруг дерзкой идеи Максвелла, желание во что бы то ни стало сохранить вездесущий эфир подготовили почву для возникновения теории относительности. И теория поперечных колебаний эфира Френеля и теория Максвелла оставляли возможность определения скорости движения тел в эфире. Это экспериментально опроверг Майкельсон. После целой серии опытов он убедился, что это невозможно. Чтобы увязать этот факт с существующими взглядами, Фицджеральд и Лорентц придумали искусственную гипотезу. Эйнштейн же не стал топтаться на месте, а сделал решительный шаг. Он допустил кощунственную мысль о том, что скорость света в пустоте всегда постоянна.
Так, исходя из этого предположения и старой теории относительности Галилея, который утверждал, что в плавно движущихся телах невозможно измерить их абсолютную скорость, если не сравнивать ее со скоростью какого-нибудь другого тела, Эйнштейн пришел к выводу о том, что при скоростях, сравнимых со скоростью света, понятия о времени, массе и размерах становятся понятиями относительными и законы физики, действующие при малых скоростях, неприемлемы при околосветовых.
Как видите, законы классической физики не отменялись, но там, где они оказывались беспомощными, рождались новые идеи, которые составили фундамент сегодняшней физики. Наиболее обновлен фундамент физики микромира. Здесь классическая физика потерпела наибольшее количество поражений. Если с макромиром она кое-как ладит, то в делах микромира она почти что не имеет права голоса. Она совершенно не в состоянии объяснить законы существования таких микротел, как элементарные частицы. На этой почве возник целый ряд теорий и методов (часто формальных), с помощью которых ученые пытаются понять строение ядра атома и микрочастиц. Окончательной теории элементарных частиц до сих пор нет. Это та область новой физики, где работы ведутся в три смены, днем и ночью.