Под знаком кванта.

Идеи

«Наука состоит из фактов, как дом из камней. Но собрание фактов еще не наука, точно так же как куча камней еще не дом.»

Анри Пуанкаре

«Не совсем верно, что ученый преследует истину, скорее истина следует за ним.»

Сорен Кьеркегор

«Что дополнительно понятию истина? Ответ: ясность.»

Нильс Бор

«Несчастны те люди, которым все ясно.»

Луи Пастер

ГЛАВА 6

Теория Бора глазами современников. Явление, образ, понятие, формула. Матричная механика Гейзенберга. Вокруг кванта

ГЛАВА 7

Луи де Бройль. Волны материи. Оптико-механическая аналогия. Волновая механика Шрёдингера. Вокруг кванта

ГЛАВА 8

Уравнение Шрёдингера. Смысл ψ-функции. Образ атома. Квантовая истина. Вокруг кванта

ГЛАВА 9

Корпускулярно-волновой дуализм. Соотношение неопределенностей. Принцип дополнительности. Вокруг кванта

ГЛАВА 10

Игра в «орел — решку» и стрельба в тире. Дифракция электронов. Волны вероятности. Электронные волны. Атом и вероятность. Вероятность и спектры атомов. Причинность и случайность, вероятность и достоверность. Вокруг кванта

ГЛАВА 11

Что такое атом? Что такое квантовая механика? Физическая реальность. Вокруг кванта

ГЛАВА 6

Значение слов определяется традицией и привычкой, но их истинный смысл выясняется только в контексте. Так происходит всегда: в науке и искусстве, в технике и политике. Узнавая новые явления, человек называет их старыми словами, но вкладывает в них другой смысл; смысл, который нельзя понять, если не знать происхождения новых понятий и их связей с прежними. Это стремление хоть как-то отделить нужное значение слов от привычного объясняет появление жаргона в науке, который, как правило, противоречит нормам литературного языка. Дилетанты от науки впадают в другую крайность: они воспринимают все ее утверждения буквально, не зная той сложной системы условностей, которыми окружена словесная формулировка любого научного результата. Сплошь и рядом из-за этого возникают недоразумения — смешные для физиков, огорчительные для самих дилетантов.

В конце прошлого — начале нашего века физики открыли новый мир — мир атома. Их ошеломило богатство новых явлений, они наскоро придумали им названия, но не вполне понимали, какой смысл в них надо вкладывать. Когда Бор впервые произнес слова «стационарное состояние» и «квантовый скачок», вряд ли кто, включая и его самого, мог объяснить, что же они, в сущности, означают.

Рассказ о квантовой физике мы начали с определения: квантовая физика — это наука о строении и свойствах квантовых объектов и явлений. Сразу же выяснилось, что мы не вполне понимаем, что означают слова «квантовый объект», одним из которых является и атом. Вполне однозначно понятие «атом» мы не можем определить и сейчас, хотя знаем о нем гораздо больше, чем вначале.

Под влиянием опытов умозрительные образы сменялись более сложными, менее наглядными, но зато и более адекватными представлениями об атоме. Ученые постепенно доказали, что атом действительно существует, но совсем не похож на атом Демокрита. Узнали, что он состоит из ядра и электронов. Выяснили, что он может испускать электромагнитные волны. Установили, что его излучение связано с движением электронов в атоме. Необходимо было найти законы этого движения. И тогда изобрели квантовую механику.

Начал создавать ее Нильс Бор; его постулаты, хотя и противоречили духу и традициям всей прежней физики, внесли неожиданный порядок в первозданный хаос опытных фактов.

Но наука ничего не принимает на веру — даже если это постулаты Бора. Надо было либо отбросить их, либо устранить их противоречия.

ТЕОРИЯ БОРА ГЛАЗАМИ СОВРЕМЕННИКОВ

В 1949 г. Альберт Эйнштейн вспоминал об эпохе создания квантовой механики: «Все мои попытки приспособить теоретические основы физики к новым результатам потерпели полную неудачу. Это было так, точно из-под ног ушла земля и нигде не видно было твердой почвы, на которой можно было бы строить. Мне всегда казалось чудом, что этой колеблющейся и полной противоречий основы оказалось достаточно, чтобы позволить Бору — человеку с гениальной интуицией и тонким чутьем — найти главнейшие законы спектральных линий и электронных оболочек атомов, включая их значение для химии. Это мне кажется чудом и теперь. Это — наивысшая музыкальность в области мысли».

«Пусть это и безумие, но в нем есть метод»,— цитировал юный Гейзенберг, говоря о постулатах Бора в 1920 г. Сорок лет спустя он писал по-другому: «Язык образов Бора — это язык поэзии, который лишь отчасти имеет отношение к изображаемой им действительности и который нельзя никогда понимать буквально.... Постулаты Бора подобны кисти, и краскам, которые сами по себе еще не составляют картины, но с их помощью можно ее создать».