Б Кузнецов - Эйнштейн (Жизнь, Смерть, Бессмертие)

523

ляют вероятность встречи с фотоном. Подобное представление логически вытекало из учения Эйнштейна о фотонах. В квантовой механике, созданной в 1925-1926 гг., речь первоначально шла об электроне. Вероятность встречи с ним, вероятность его пребывания в данном объеме определяются уже не электромагнитными волнами, а "волнами материи", о которых говорил Луи де Бройль и которые Макс Бори рассматривал как волны вероятности.

Ту роль, которую при определении движения электрона играет волновое уравнение Шредингера (с его помощью можно определить вероятность местонахождения электрона), в оптике играет волновое уравнение, позволяющее определить движение фотонов. В этом смысле в эйнштейновской теории фотонов уже содержались основные коллизии квантовой механики. Свет состоит из частиц. С другой стороны, абсолютно достоверные опыты убеждают в том, что свет - это электромагнитные волны. Более того, вывод Эйнштейна об интенсивности электромагнитных волн, пропорциональной плотности фотонов, наталкивает на ту мысль, что интенсивность электромагнитной волны соответствует вероятности нахождения фотона в данной точке, на мысль об электромагнитных волнах как волнах вероятности встречи с фотоном. Эйнштейн не соглашался с представлением о волнах вероятности, т.е. о некоторой закономерности, определяющей лишь вероятность фактов, как о наиболее общей закономерности микромира. Но именно к этому выводу вела и привела в конце концов выдвинутая им теория.

Сейчас, ретроспективно оценивая идею фотонов, мы находим в ней еще более радикальный отход от основ классической картины мира. Эйнштейн в отличие от Планка говорил о дискретности энергии электромагнитного поля не только при его излучении и поглощении, но и между этими процессами. Поле по своей природе дискретно ("пиво не только продается пинтовыми бутылками, но и состоит из пинтовых неделимых порций, находясь в бочонке"). Довольно естественным обобщением этой мысли служит представление о том, что все поля дискретны, что мы можем описывать поле, действующее на частицу, с точностью до некоторой далее неделимой величины. Классическая физика исходит из того, что поведение частиц определяется их взаимодействием, иначе го

524

воря, некоторыми силовыми полями, порождаемыми частицами и воздействующими на них. Если очистить классическую механику от иных воздействующих на частицы сил (например, сил инерции, вызванных не взаимодействием тел, а абсолютным ускорением системы), т.е. приблизить ее к "классическому идеалу", то мы получим Вселенную, в которой взаимодействия частиц определяют все, что в ней происходит.

Если эти взаимодействия нельзя определить с неограниченной точностью, то в указанной идеальной картине окажутся как бы маленькие пятна. "Классический идеал" ограничен некоторыми наименьшими значениями энергии, наименьшими силами, определяющими движения частиц. Таким образом, теория фотонов оказалась бомбой замедленного действия, направленной против "классического идеала". Она угрожала этому идеалу только при очень малых "порциях" поля. Но этого было достаточно, чтобы лишить былого абсолютного доверия картину, в которой все определялось с какой угодно точностью, так что даже бесконечно малое изменение состояния частицы можно было объяснить некоторым действием поля.

Подобная связь между бесконечно малым изменением состояния движения частицы и значениями напряженности поля - краеугольный камень физики, причем не только физики, основанной на законах Ньютона, но и физики, реформированной Эйнштейном. Эйнштейн считал взаимодействие частиц ответственным за все, что происходит в природе. Указанная связь выражается в уравнениях, связывающих переменные поля с бесконечно малыми изменениями состояния движения частицы. Такие уравнения называются дифференциальными уравнениями. Примером их служит уравнение движения частицы в силовом поле. Бесконечно малое изменение скорости частицы определяется напряженностью силового поля.

До появления квантовых концепций думали, что, какое бы малое изменение состояния движения частицы (например, ее ускорения в силовом поле) мы ни взяли, все равно закон, связывающий поведение частицы с действием других частиц, т.е. с полем, будет действовать неуклонно. Оказывается, порции энергии поля не могут быть меньше определенной минимальной величины и увеличиваться она может только определенными конеч

525

ными добавками. Раньше знали о дискретности материи, об атомах наименьших частицах вещества. Теперь выяснилось, что взаимодействие тел, с одной стороны, и изменения их состояния движения, с другой, дискретны и теряют свою однозначную связь, когда речь идет об очень малых величинах, меньших, чем предельные минимальные значения переменных, выражающих энергию поля и изменения состояния движения.