Даниил Данин - Неизбежность странного мира

Только тогда мы готовы принять любые идеи в естествознании. В общем мы всегда тоскуем по зримому сходству с чем-нибудь нам уже знакомым, по трехмерной, объемной «чувственности» знания. (Ведь как раз поэтому всех обрадовал планетарный атом Резерфорда, и лишь физиков он еще вдобавок смутил.)

Короче говоря, мы добиваемся классического ответа на свой вопрос. А между тем отвечать на него должна совсем неклассическая — не ньютоновская — микродействительность.

Как же ей быть? На какой ответ мы вправе рассчитывать, раз заведомо безнадежно ожидать, что движение электрона будет похоже на полет дробинки или Земли, чья волнообразность начисто неощутима? Но если классического ответа нам не дождаться, зачем было говорить о могуществе классических представлений? Какое уж там могущество, когда они пасуют перед первой же трудностью в механике волн-частиц — перед изображением движения электрона.

Не спешите, не спешите… Может быть, и тут повторится история, приключившаяся с изображением самих этих «волн-частиц»: в их странном образе заключался совершенно неклассический ответ природы на вопрос о материальном естестве фотона и электрона, а вместе с ними и всех других элементарных частиц материи. Однако хоть и совершенно неклассический (где это видано, чтобы существовали волны-корпускулы!), образ микрокентавров сконструирован-то был из старых классических понятий, ибо, как мы убедились, ни на каком ином языке природа прямо и непосредственно не разговаривает с нами, людьми, созданиями классического масштаба. Так не ведет ли природа на этом же доступном нам языке какой-то свой, неклассический — микромасштабный — рассказ и о движении электрона?

Наверняка ведет! Надо его послушать.

Над футбольным полем летит мяч. Вопреки правилам защитник останавливает его рукой: он мог бы поклясться, что мяч летел в верхний угол ворот и вратарь его не достал бы. Откуда эта уверенность? От воспитанного опытом, надежного «чувства траектории» мяча. Говоря физически, защитник был убежден, что в той определенной точке пространства над полем, где он остановил мяч, тот обладал вполне определенной скоростью по направлению и — величине. Она, эта скорость, с неотвратимостью привела бы мяч в определенную соседнюю точку пространства, а там, чуть изменившаяся, но снова совершенно определенная скорость повлекла бы мяч в другую соседнюю точку, так что движение неумолимо закончилось бы именно в сетке ворот — в недосягаемом для вратаря верхнем углу. Так уж лучше пенальти, чем верный гол!..

Земной опыт снабдил нас незыблемым классическим убеждением, что любое движущееся тело всегда может быть застигнуто в точно определимом и предопределенном месте, из которого оно будет перемещаться дальше со столь же точно определимой и тоже предопределенной скоростью. И место и скорость предопределены всей историей движения тела.

Это и есть наше «чувство траектории». Оно обнадеживает охотника, уходящего на промысел. Оно помогает мальчишке увернуться от снежка. Оно служит нам ежечасно и всю жизнь. Это одна из основ всей механики наших движений. И хоть она безотчетна, в ней отражен объективный физический факт: волнообразность нас самих как движущихся тел и всего окружающего, зримого, осязаемого так призрачна, что никогда не дает о себе знать. Мы «только корпускулы».

И вот перед нами другой мир, где волнообразность отнюдь не призрачна и траектории утрачены. Как же быть с классическими понятиями координаты электрона и скорости электрона? Можно ли на старый образец описывать с их помощью движение микрокентавров? Нет, ничего не выйдет! Ведь только мы захотим уверить себя, что у электрона во всякий момент есть и точно определимое местоположение и точно определимая скорость, как мы немедленно «заставим» его двигаться по траектории. Однако это будет с нашей стороны лишь утешающий самообман. Электрон не сможет нас послушаться. Он не властен отказаться от своей двойственной природы только оттого, что нам этого так хочется, и его волнообразность не исчезнет по нашему повелению.

Значит, снова, как и следовало ожидать, испытаннейшие понятия классической механики — на сей раз понятия координаты и скорости тела — обнаруживают свою непригодность в микромире. Или по меньшей мере ограниченную пригодность. Но ясно, что они должны были доказать физикам еще и свое могущество, как сумели это сделать понятия частицы и волны.