Даниил Данин - Неизбежность странного мира

«Мы ожидали работ Бора, — рассказывал сравнительно недавно Гейзенберг, вспоминая пору своего студенчества, — по меньшей мере с тем же напряжением и с таким же пылом дискутировали о них, с каким сегодня ожидаются и обсуждаются последние известия из Кореи. Будучи студентами, мы в известной мере бессознательно ощущали, что и здесь, в работах Планка, Эйнштейна и Бора, разыгрывается кусочек мировой истории — правда, без заголовков в газетах и радиосообщений, но все-таки такой эпизод мировой истории, который должен был оставить свои следы на столетия».

Гейзенберг имел в виду мировую историю человеческого познания. Но, право же, не случайно пришло ему в голову сравнить тот давний интерес к отвлеченным исканиям теоретиков с недавним интересом к «последним известиям из Кореи». К середине XX века от былой отвлеченности изысканий физиков-атомников не осталось и следа. Он мог бы напомнить своим слушателям, что через 30 лет после появления основополагающей идеи квантовых скачков, в 1943 году, союзники увозили Нильса Бора из оккупированной немцами Дании тайком, как величайшую «военную ценность». Его переправляли через Северное море в бомбовом отсеке боевого самолета и, как всякую военную ценность, которая не должна достаться врагу, предполагали одним движением рукоятки сбросить в море, если гитлеровские истребители окружат и поведут на посадку бомбардировщик. Могла ли Нильсу Бору — «юноше довольно хрупкого вида» — пригрезиться такая перспектива в 1913 году, когда дал он первую расшифровку квантовых законов атома! Он еще не знал, как станет звучать со временем невинное слово «атомник»!

Мировая история познания природы и просто мировая история никогда еще не переплетались столь тесно, как в нашу эпоху.

Начиная с 1913 года целое десятилетие совершала свое победное шествие теория Бора, хотя ее двойственность была всем ясна: вращение по орбитам уподобляло электроны в атоме классическим планетам большого мира, а квантовые скачки навсегда уводили из этого мира. И временно оправдывало такую двойственность только понимание того, что между Большой и Малой вселенными нет и не может быть пропасти.

…Представьте себе высоченную лестницу, но такую, что ступеньки ее становятся с высотой все ниже. Тогда — чем дальше вверх, тем они делаются неразличимее, а лестница менее крутой. Постепенно она превращается в пологий пандус — гладкий въезд, какие бывают под театральными колоннадами. И вот сверху катится мячик. Сначала на ровном спуске он непрерывно меняет свою скорость, не замечая слившихся воедино ступенек. Но потом начинаются вынужденные перескоки со ступеньки на ступеньку — сперва едва заметные, затем все более резкие, оттого что ступеньки делаются все круче. Повиснуть меж ступенек мячик не может — это ясно.

Разрешенные природой уровни энергии в атоме — такая лестница. И в положение мячика попадает свободный электрон, когда из большого мира он переходит в малое атомное пространство. А встречи вольных электронов с «обломками» атомов — с ионами или голыми ядрами — происходят всюду: в воздухе, в камере Вильсона, в любом веществе. Электрон попадает под власть ядерного притяжения, и непрерывная смена состояний по классическим законам постепенно переходит в смену состояний по законам квантовым — в скачки по лестнице, которая перестает быть пологим пандусом. И наоборот, когда электрон покидает атом, скачки со ступеньки одного разрешенного уровня энергии на ступеньку другого уровня постепенно превращаются для электрона в непрерывный подъем по гладкому пандусу слившихся ступенек. Из-под власти квантовых законов электрон незаметно въезжает во власть законов классики.

(Так дубенский протон, постепенна наращивая скорость, неприметно въезжает в область, где начинают явственно чувствоваться законы теории относительности, а область, где еще справедливы законы Ньютона, остается позади.)

Такую постепенность перехода от микромира к большому миру Нильс Бор назвал принципом соответствия . Этот принцип яснее ясного показывает, какой глубокий и непростой физический смысл таится за нашей простой и столь же глубокой убежденностью, что природа едина.

И не нужно искать объяснения, почему в естествознании извечно сопутствуют друг другу два ряда прямо противоположных событий: с одной стороны — ветвление наук, а с другой — их слияние. Все подробней становится знание — оттого и ветвятся науки. Но все наглядней делается единство природы — оттого и слияние. В наши дни наглядней, чем когда-либо прежде. Астрономы занимаются радиохимией, потому что период полураспада одной из разновидностей зауранового элемента — калифорния — возбуждает надежду понять важные явления, происходящие в космосе… Физики-теоретики изучают биологические проблемы наследственности: так, этими проблемами увлечен сейчас Игорь Евгеньевич Тамм, — потому что проникновение современной науки о микромире в область генов и хромосом обещает решение вечной загадки передачи наследственных признаков из поколения в поколение… Наш химик Н. Эмануэль читает в Институте физических проблем на семинаре академика Капицы доклад о попытках найти новые методы изучения рака, потому что законы цепных химических реакций «неожиданно» позволяют проникнуть хотя бы в некоторые закономерности роста и подавления злокачественных опухолей. Метеоритчики обращаются к сейсмологам, химикам, специалистам по ядерным взрывам за помощью в раскрытии старой тайны Тунгусского метеорита, потому что… Да все потому, что природа едина!