Даниил Данин - Нильс Бор

Зачем же теоретикам микромира оперировать с величинами, быть может лишенными физического содержания?

С этой простой идеи начал Гейзенберг.

Он полагал, что с ним заодно сама история физики XX века. Разве не отказался Эйнштейн рассматривать абсолютное время — единое для всех движущихся тел — именно потому, что никакое наблюдение не могло бы подтвердить его существование? Все доступные измерению времена относительны. Они и должны содержаться в формулах механики. А Бор с его отказом описывать в координатах времени и пространства квантовые скачки? Что заставило датчанина пойти на этот шаг, чуждый прежнему духу естественнонаучного понимания хода вещей в природе? Да ведь только то и заставило, что в квантовых событиях никак не проследить постепенный «ход вещей». Ненаблюдаемость скачков с орбиты на орбиту вынудила изменить традициям.

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 оголить суть до схемы.)

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 тут вдруг обнаружилось, что для разных наблюдаемых величин результат простого умножения вовсе не один и тот же, если множители поменять местами: