Даниил Данин - Неизбежность странного мира

Такие вещи поражают. Ведь со стороны большинству людей точная наука рисуется хорошо налаженным «логическим производством» истин: природа доставила сырье, исследователи переработали его своим физическим пониманием, на склад ушла готовая продукция безупречных формул. Так выглядит физика в учебниках: не драма идей, а приходная ведомость. Или расписание поездов. Это по необходимости: иначе ни один изучающий никогда не доехал бы до станции назначения. А в действительности расписания нет, и наука, как поэзия, «вся — езда в незнаемое». И, может быть, физике повезло, что квантовая механика сначала была создана, а потом по-настоящему понята: неизвестно, хватило бы у строителей решимости воздвигать ее здание, если б знали они заранее, на каком фундаменте строят.

Волновые пакеты, к сожалению, не годятся на роль частиц. И выручить из беды воображение физиков — свести корпускулы к волнам — им не было суждено.

Их отличает скверное свойство: с течением времени они расползаются по пространству. Быстрее ли, медленнее, но обязательно расползаются. Даже без доказательств физическое чутье подсказывает, что это неизбежно. Возникший нечаянно из хаоса волн на реке одинокий гребень не живуч. Разномастные водяные волны движутся с разными скоростями, и потому упаковка их в этом гребне временна, непрочна.

Будь электрон волновым пакетом, его ждала бы та же судьба. Раньше или позже он расплывался бы, и уж, конечно, экспериментаторы нашли бы способ это заметить. И не только заметить: они смогли бы отделить — отсечь — часть электрона от остальной его растекшейся по пространству плоти.

Между тем всюду и всегда электрон проявляет себя как нечто целое . Как единая порция электрического заряда. Как неделимый квант энергии-массы. В этом смысле он по праву носит название элементарной частицы: во всех взаимодействиях он участвует целиком — всем своим существом.

Однако ведь по знаменитому ленинскому прогнозу — электрон неисчерпаем! И, разумеется, придет день, когда физикам станет известно, как он «устроен». Но не стоит думать, что в этот знаменательный день они сумеют отрезать от электрона «кусочек заряда» или отщипнуть от него «кусочек волны». Наверняка можно только сказать, что они узнают в этот день механизм его удивительной цельности. И, конечно, тотчас начнут копать дальше. Какая бы картина ни открылась перед физиками в недрах электрона, пакетом из волн он все равно не окажется. Судьба волновых пакетов — не его судьба. Он неограниченно устойчив.

Таков же фотон. Таков протон.

Нет, любые попытки увидеть в элементарных частицах конструкции из пси-волн тотчас превращали их вопреки природе в обреченные создания, тающие в пространстве. И физики, сразу отказались от этих попыток. Кажется, только Шредингер продолжал надеяться на что-то и даже недавно, в 50-е годы, еще лелеял свою старую веру в волны, волны, еще раз волны, и только волны. Мы на его месте…

Смешно звучит — «мы на его месте», но, наверное, и мы на его высоком месте в науке тоже упорствовали бы. Нам пришло бы в голову, что ведь и атом сначала выглядел обреченным, когда Резерфорд усмотрел в нем маленькое подобие солнечной системы. Электроны в таком атоме должны были неминуемо падать на ядро, и классическая физика спасти планетарный атом не могла. И все-таки Резерфорд не отказался от своей модели. И с нее начались квантовые скачки Бора, волны де Бройля, двойственность материи, квантовая механика.

Так, может быть, и заманчивый образ волновых пакетов вовсе не надо было бросать?

Впрочем, этот образ уже и нельзя было просто отбросить, даже если б физикам и хотелось от него освободиться. Волновое уравнение Шредингера прекрасно служило механике микромира. Его решения — пси-функции или пси-волны — безошибочно описывали, скажем, поведение электрона в атоме водорода. Значит, они отражали то, что Эйнштейн называл «краешком истины». Ну, а эти решения, эти физически непонятные пси-волны, как бы сами собой, по воле математики, слагались в волновые пакеты. И получалось так, что электрон, если и не сконструирован из волн, то все-таки движется как бы в волновой упаковке. А удержать эту волновую упаковку от расползания было немыслимо — та же математика диктовала тут свою волю.

Так неужели только оттого, что «математика велела», электроны и любые частицы обязаны были растворяться в пространстве, как жемчужины в уксусе?

Конечно, с математикой шутить нельзя — она неподкупна. Но частицы надо было спасти! Это повелевал опыт. Совершенно так же, как в 1911 году он повелевал спасти планетарный атом. И так же, как атому помогла уцелеть проницательность Нильса Бора, догадливость физиков должна была выручить из трудного положения элементарные частицы, закутанные в странные волновые пакеты. Не так ли?