Даниил Данин - Нильс Бор

…Пряник и кнут? Да нет, этот расхожий образ не вяжется с Бором. Кнут и пряник — обдуманность тактики. А Бору она была чужда. Он обдумывал ход идей, по не обдумывал поведения. Оно складывалось непреднамеренно — из велений вечно его одолевавшей жажды ясности. Поэтому бывал нескончаем его рабочий день, лишено педантизма расписание занятий, не запланированы отъезды, несчетны корректуры статей, безжалостны дискуссии…

Гейзенберг сразу перестал улыбаться. Хоть и предвидевший недовольство Бора, он почувствовал растерянность: атака началась совсем не с той стороны, откуда он ее ожидал.

«Я не знал, что мне отвечать на возражения Бора…»

Признанный основоположник матричной механики, он уже попривык весело рассказывать, как «засыпался у Вилли Вина» на экзаменационном вопросе о разрешающей силе микроскопа. Такой грешок недавней юности только красил молодого гения. Но теперь на мартовском проселке не замшелый Вилли Вин, а наисовременнейший Нильс Бор уличал его в неумении строго обращаться с теорией классического прибора. А оно, это старомодное уменье, становилось чуть ли не решающим: нельзя было отвлечься от неизбежного взаимодействия макроприбора и неклассической микродействительности! С разрешающей силой микроскопа на сей раз у Гейзенберга было все в порядке, да только там существовали другие тонкости, а с ними-то он и обошелся в своем анализе грубо. Возник туман. Ставилась под удар достоверность самого вывода Соотношения неопределенностей.

Микроскоп появился в работе Гейзенберга не случайно. Ему надо было показать, как неточности измерений с неизбежностью возникают даже в идеально точных опытах.

…Позапрошлогодней зимою в Геттингене он простудился, лежал с высокой температурой, и к нему пришел поболтать приятель Буркхардт Друде, сын известного физика Пауля Друде. После всякой всячины заспорили о квантовых вещах.

Гейзенберг (историкам): Он сказал: «Я не верю ни слову в этих твоих россказнях о несуществовании электронных орбит… Если бы ты имел очень хороший микроскоп, например, работающий на гамма-лучах, почему бы ты не смог увидеть орбиту?» Я подумал: «А вообще говоря, это правда. Гамма-микроскоп обладал бы нужной разрешающей силой». Помню, впал в беспокойство. Это замечание ужасно смутило меня. Но потом я о нем забыл…

Теперь, через два года, все вспомнилось. Друде-младший придумал сверхчуткий микроскоп взамен логических доводов. Он повел себя как Диоген у Пушкина в полемике с Зеноном: «Движенья нет, сказал мудрец брадатый. Другой смолчал и стал пред ним ходить». Увеличительный прибор на гамма-лучах, хоть и практически неосуществимый, в принципе не противоречил законам оптики. Конечно, обычный свет для фотографирования электрона не годился: длина волны любого из видимых цветов для этого слишком велика. Океанская волна не споткнется о песчинку и потому не укажет наблюдателю, где песчинка находится. Но гамма-лучи радиоактивных ядер соизмеримы по длине волны с электроном-частицей. Они могут его засечь. А в мысленном эксперименте можно взять сколь угодно коротковолновое гамма-излучение и сколь угодно точно отметить положение летящего в атоме электрона. Отчего же и вправду не увидеть под гамма-микроскопом электронную орбиту?

Гейзенберг знал: энергичный гамма-квант собьет электрон с пути, и дальше нечего будет фотографировать. Но теперь он мог об этом думать в терминах нового закона природы. В мысленных опытах со сверхмикроскопом предлагалось ведь ТОЧНО измерять ОДНОВРЕМЕННО и положение, и скорость электрона — только это значило бы наблюдать орбиту. Однако ясно было, что не избежать неопределенности в координате: длина волны гамма-луча хоть и очень мала, но не равна нулю, и это ставит предел точности в измерении положения. И неопределенности в скорости не избежать: в тот самый момент, когда гамма-квант засекает электрон, он непоправимо нарушает его движение. Надо было убедиться, что обе неопределенности подчиняются выведенному Соотношению.

Уже на ощупь — без точного анализа — все получалось правильно: стремление поточнее узнать, где электрон, заставляло брать гамма-квант с волной покороче, а чем короче волна, тем энергичней квант, а чем он энергичней, тем сильнее искажает скорость электрона. Словом, уменьшение одной неопределенности приводило к увеличению другой. Но надо было, чтобы безукоризненный анализ подтвердил: да, произведение неопределенностей даже в идеальном опыте не может сделаться МЕНЬШЕ кванта действия.