В. Бояринцев
Из-во Яуза, Москва, 2005
(продолжение)
Квантовая механика как раздел физики является теорией движения частиц малой массы и взаимодействия материи, учитывающей специфические так называемые квантовые закономерности и свойства частиц вещества и поля.
Микрочастицами являются элементарные частицы и системы сравнительно небольшого числа элементарных частиц — атомные ядра, атомы, молекулы.
Исходным пунктом в происхождении атомной физики
был периодический закон Д.И. Менделеева. В течение сорока лет после его создания сделано немало попыток физического истолкования периодичности. Многие стремились объяснить, почему в ряду элементов, расположенных в порядке возрастания атомного веса, периодически,через определенное число элементов, повторяются химические свойства, появляются сходные по своим свойствам элементы.
Открытие дискретных частей атома позволило решить задачу.
Сначала Резерфорд в 1911 году экспериментально доказал, что атом состоит из ядра и электронов, движущихся вокруг ядра. Эта первоначальная система впоследствии стала более сложной.
В 1925—1926 годах появилась квантовая механика как таковая; она оперировала закономерностями, которые определяют', вообще говоря, не движение частицы, ее положение и скорость в каждый момент времени, а лишь вероятность положения и вероятность скорости.
Чем точнее определены координаты частицы в данный момент, тем менее точно может быть определена скорость, и наоборот. Такое утверждение характеризуется соотношением неопределенности (Гейзенберг, 1927 год). Вероятность того или иного положения электрона или той или иной скорости его определяется уравнением Шредингера. В 1925 году Паули сформулировал свой принцип, в соответствии с которым состояние каждого электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами. Применение принципа Паули дало возможность понять строение электронной оболочки атомов и позволило объяснить свойства периодической системы элементов Д.И. Менделеева. В течение тридцати лет Эйнштейн боролся с тем направлением развития физики, которое получило название квантовой механики.
Кроме непонимания квантовой механики было еще одно обстоятельство, заставлявшее Эйнштейна выступать против этого направления в физике. Это — уязвленное самолюбие: средства массовой информации настолько убедили Эйнштейна в универсальности теории относительности, что ее негодность для квантовой механики вызывала в нем просто негодование.
Разного рода биографы Эйнштейна, уверяющие нас в его исключительной гениальности, стараются по мере сил и возможностей всячески избегать оценки взаимоотношений его с квантовой механикой. Другие говорят примерно так: если бы не непонимание Эйнштейном квантовой механики, нашедшее отражение в переписке с Борном, последний не достиг бы точных и ясных результатов. Таким образом, делается вывод, что незнание Эйнштейном квантовой механики способствовало ее становлению. Логика просто замечательная!
Но сам Эйнштейн писал: “...Я... беспрестанно искал другой путь для решения квантовой загадки... Эти поиски обусловлены глубокой, принципиального характера неприязнью, которую мне внушают основы статистической квантовой теории”[62]. Эйнштейн выступал против принципа неопределенности, против той роли, которую в квантовой механике отводят акту наблюдения (влиянию измерительного прибора), и ряда других моментов, вследствие чего он чуть было даже не испортил отношения с некоторыми своими друзьями. В 1947 году он писал Максу Борну: “В наших научных взглядах мы развились в антиподы. Ты веришь в играющего в кости бога, а я — в полную закономерность в мире объективно сущего...” “В чем я твердо убежден,
так это в том, что, в конце концов, остановятся на теории, в которой закономерно связанными будут не вероятности, но факты...”[63]. И еще: “Большие первоначальные успехи теории квантов не могли меня заставить поверить в лежащую в основе игру в кости”.
На конференции по случаю столетнего юбилея Эйнштейна^] Ф. Кашлюн в докладе “Эйнштейн и толкование квантовой теории” так выступил в защиту гения: “Хорошо известно, что Эйнштейн относился с большим скептицизмом к окончательной формулировке квантовой механики, сложившейся в двадцатых годах нашего столе 192
тия. Он считал ее только несовершенным описанием микрофизических процессов...”При этом можно рассматривать как личную трагедию Эйнштейна тот факт, что одна из первых его работ была посвящена световым квантам, а Нобелевская премия присуждена “за открытие закона фотоэлектрического эффекта и за его работы в области теоретической физики”.
Ф. Кашлюн в заключение доклада сказал: “...Одной из трагических сторон жизни Эйнштейна было то, что развитие квантовой теории привело к тому, что она перестала соответствовать основным его физическим воззрениям, причем этот разрыв был, по-видимому, окончательным...”
В отношении квантовой механики позиция Эйнштейна была чисто негативной, он не противопоставлял ей иную концепцию, не разрабатывал какой-либо нестатистической теории микромира. Он не принимал участия в конкретных исследованиях, постепенно увеличивающих сведения об элементарных частицах и их превращениях. Картер и Хайфилд отмечают: “Стремление Эйнштейна во что бы то ни стало идти своим путем, которое в прошлом увенчалось таким блистательным успехом, теперь заводило его в тупик. Это был героизм безумия, и с тем же героизмом безумия он напрочь отвергал идеи квантовой механики. Более того, его желание разделаться с парадоксами этой науки, которые он сам же помог выявить, было одной из причин, подтолкнувших его заняться теорией поля”.
Говорят, что у ближайшего друга Эйнштейна — Эрен феста по щекам текли слезы, когда он понял, что Борн прав, а его любимый друг Эйнштейн заблуждается. По поводу Эйнштейна как-то сказал Паули: “Представляется психологически интересным тот факт, что какое-то время каждый создатель новой теории считает ее “окончательным решением”.
Вообще, в большинстве биографий Эйнштейна весь
принстонский период его жизни рассматривается как пе
риод бесплодных поисков.
193