«Эврика» 1962. НЕИЗБЕЖНОСТЬ СТРАННОГО МИРА

 

 

Пси-волны — волны материи. Дифракция электронов

 

 

 

Борн рассказывает, что должно было пройти некоторое время, пока ему «удалось найти физические аргументы» в пользу осенившей его догадки. Для нас эти аргументы слишком громоздки. Снова надо плыть и барахтаться «глупой вобле» нашего воображения.

 

Частица движется в какой-то волновой упаковке... Конечно, это только образ. Но даже образ этот очень трудно зримо себе нарисовать.

 

Во-первых, цосле всего, что узнала физика об элементарных частицах, невозможно наглядно представить себе, что такое частица.

 

Нильс Бор, например, говорит, что это «нечетко определенное единичное в конечных пространственно-временных пределах». Может быть, действительно ничего нельзя сказать точнее. Но что делать нашему бедному воображению с этим бесплотным «единичным», которое и в самом деле «нечетко определено» в природе? А между тем они — элементарные частицы — физические реальности! У человечества и вправду не хватает нужных слов и представлений. Де Бройль увидел во фразе Бора склонность великого датчанина к светотени — к светотени в разрисовке физической картины материи. Вероятно, он просто хотел сказать, что Бор «наводит тень на ясный день», но старинным французским красноречием такие полемические грубости запрещены, и он сказал только, что Бор — «Рембрандт современной физики». Однако ясного дня без тени и у де Бройля не найти.

 

Нам, нефизикам, остается довольствоваться малосодержательными словами: «Частица — это частица, неужели не ясно?!» И удовлетворяться смутным видением, которое возникает при этом в нашем мозгу.

 

Во-вторых, после того как исчезла надежда, что пси-волны — это «волны материи», испарилась и другая надежда — как-то ощутить физическую плоть пакета из этих волн,

 

 Они не несут с собою никакой энергии-массы. С их помощью невозможно было бы передать никакой сигнал, в отличие от волн электромагнитных или звуковых. Пси- кванты были бы чистейшим вымыслом. В фантастическом романе с ними нечего было бы делать даже самому бесшабашному автору. Он превратился бы просто в мистика, если бы захотел из самых лучших побуждений заставить какого- нибудь сверхгениального старичка с иностранной фамилией или широкоплечего гуманиста с квадратным подбородком мучиться над проектом пси-станции, передающей эти волны, или над конструкцией пси-антенны, принимающей их из глубин космоса. Их никто не может посылать ни из каких глубин — недра ли это атома или недра вселенной. Вот точно так же никто не смог бы играть в серсо орбитами планет. В балансе материи мира нематериальное с очевидностью не участвует.

 

Как же нам вообразить и без того нечто трудновообразимое — элементарную частицу, еще и запеленатую в волновой пакет из таких призраков? Нелегкая задача. Как говорят испанцы: «Вдвоем привидения не увидишь». Однако это все шутки. А если всерьез, то ведь именно нематериальность шредингеровских пси-волн бесконечно облегчает наше положение.

 

Не протестуйте — облегчает!

 

Это ведь значит, что судьба волнового пакета из этаких волн никак не может отразиться на материальной плоти электрона. Его массу, его- заряд не нужно спасать от растворения в пространстве — такой удел им не грозит. Что с того, что волновая упаковка частицы переживает по законам математики свою судьбу: то, расползается крайне медленно или, напротив, быстро, то вновь собирается в четкий тесный пакет, то перекрывается волновым пакетом другой частицы — словом, ведет себя по-разному, в зависимости от обстоятельств движения в микромире? Что бы ни происходило с волновой упаковкой движущихся частиц/ они сами от этого никакого материального урона претерпеть не могут. (Бабочка в сачке остается бабочкой, раздулся ли сачок по ветру или, сморщившись, сник.)

 

В общем, нематериальность шредингеровских волн сразу избавляет элементарные частицы от беды, в которую они, казалось бы, попали оттого, что какие-то там пси-волны так прекрасно описывают механику их поведения. Но эта же не- материал'ьность волновой упаковки частиц внушает неискушенному сознанию ужасное подозрение: уж не мистикой ли занимается эта непонятная квантовая механика микромира? То-то о ней столько разговоров идет вот уже тридцать с лишним лет! Видно, неспроста. Не правда ли, хочется даже воскликнуть: «Философы, где ваша бдительность?!»

 

В «бдительности» догматиков за эти три десятилетия недостатка не ощущалось. Один профессор философии называл создателей квантовой механики даже «агентами империализма», которые путем неправильного истолкования пси-волн откровенно намеревались увести пролетариат от классовой борьбы с капиталистами. Клянусь, тут нет преувеличения. Точную цитату искать скучно. А сколько вздора наговорили философы, журналисты, публицисты на Западе! Один из них, француз В—ь, окрестил квантовую механику «обскурантистским учением» — чем-то вроде богословской теории. Другой сказал о ней с восторгом: «Это — Пикассо-физика!» Третий назвал ее вместе с теорией относительности «абракадаброй XX века». А сколько сами физики на философском досуге высказали о ней уродливых мнений! Но, подождите, давайте уловим сначала самое главное и необычное, что открылось перед физиками в природе, когда признание нематериальности шредингеровских пси-волн спасло частицы от гибельного расползания.)

 

В этой нематериальности самой по себе еще не заключалось, конечно, ничего подозрительного. Разве смущает кого- нибудь, что нельзя потрогать рукой орбиты планет — те эллипсы, по которым катятся они вокруг Солнца? До открытия в 1930 году Плутона, когда самой отдаленной планетой считался Нептун, астрономы говорили, что орбита Нептуна претерпевает непонятные возмущения. По уравнениям небесной механики они нарисовали эту орбиту как обязательную линию поведения Нептуна и с удивлением обнаружили, что он не совсем исправно подчиняется их предписаниям. В этом удивлении астрономов^лежало начало открытия Плутона: стало ясно, что «лкое+то, еще неведомое, небесное тело своим влиянием искажает предвычисленный эллипс движения Нептуна. Так что же, Плутон искажал физическую реальность? Нет, он просто молча доказывал, что орбиты — математические призраки, тем точнее отражающие поведение небесных тел, чем больше знают ученые. И хотя ни один безумец не станет разглядывать в телескоп то место, из которого уже ушла планета, дабы «увидеть» саму ее орбиту, эта призрачная кривая полна ясного физического смысла. Ясного и глубокого: это классическая траектория небесного тела.

 

Волновая упаковка движущихся частиц призрачна не более, чем траектория. И полна еще более глубокого физического смысла. Но, к несчастью, не такого ясного, потому что в микромире траекторий нет. Однако, если сравнить на минуту классическое движение Нептуна с квантовомеханическим движением электрона, кое-что сразу станет понятным.

 

Электрон не переживает судьбы волнового пакета из шре- дингеровских волн — он не расползается и не сводится на нет. И Нептун не переживает судьбы своей кеплеровской орбиты, когда она искажается под влиянием Плутона. Нептун остается таким же небесным телом, каким был, он только начинает двигаться по-другому: искажение орбиты — это изменение лийии его .поведения. И ничего больше. Так не происходит ли нечто подобное и с электроном, когда изменяется форма его волнового пакета? Конечно. Иначе и быть не могло бы. Ведь уравнение Шредингера, при решении которого и получаются волновые пакеты, описывает поведение частиц в микромире. И совершенно понятно, что судьба волнового пакета электрона, не сказываясь на нем самом — на его материальной плоти, должна сказываться на его движении. (Так форма сачка влияет на возможности полета пойманной бабочки: в раздувшемся сачке ей просторней, чем в сникшем.)

 

Конечно, такому сравнению место лишь в скобках: очень уж грубо нагляден вещественный сачок и очень уж не похожа на частицу одушевленная бабочка. Но ведь и научный термин «волновой пакет» — только образ. И тоже довольно рискованный. Однако даже ученых это не пугает. Так не выпустить ли пойманную бабочку из скобок — пусть помогает нам.

 

Когда на реке нечаянно складывается из разномастных волн одинокий гребень, он в самом деле напоминает внешними очертаниями колеблемый ветром сачок. Забыв о строгостях математики, можно примерно так представлять себе и очертания волнового пакета из пси-волн. Он как бы накрывает частицу-бабочку.

 

Первый вопрос о поведении электрона — где он сейчас находится? Таинственная величина «пси» обязана — обязана по математическому происхождению своему — как-то помочь в поисках верного ответа! А что она может ответить? Только одно: «Ищите электрон там, где я не равна нулю». То есть под сачком волнового пакета. Иными словами, в той области пространства, где поднимается в данный момент движущийся гребень сложившихся вместе пси-волн — «волн поведения» электрона. Так на вопрос: «Где. сейчас пойманная бабочка?» — сачок ответил бы: «В моих пределах».

 

И теперь — самое существенное.

 

Но что сказать не о настоящей бабочке, а о настоящем электроне под пси-сачком? Хотя этот волновой гребень больше, чем прозрачен, — призрачен, аппаратом тут не щелкнешь. Помните: из киносъемки электрона ничего путного получиться не может. Оказывается, если частица в волновом пакете и похожа на бабочку, то скорее на бабочку под не- прозрачным сачком: все время известно, что она там, внутри, но точнее уже ничего сказать нельзя и никакое фотографирование тут не поможет.

 

И вот фраза, которая исполнена высокой учености, но смысл которой теперь, однако, довольно ясен: дебройлевская двойственность частиц, то есть их волнообразность, волей- неволей заставляет физиков иметь кдело в механике микромира не с движением элементарных частиц «самих по себе», а с поведением их шредингеровских волновых пакетов.

Вот простой и удивительный опыт.

 

Непроницаемый экран. В экране щель. За экраном фотопластинка. Сверху падает электрон. Он проскакивает через щель. Где почернеет пластинка?

 

Физик-классик опустил бы отвесную прямую из середины щели на пластинку и уверенно объявил бы: «Почернение будет здесь!» Конечно, для точности он ввел бы поправки на ширину щели и удаленность пластинки от экрана. В общем он предписал бы электрону классическую траекторию падения и безмерно изумился бы, обнаружив, что предсказание почему-то не сбылось. А оно действительно могло и не сбыться! И случись именно так, классик начал бы искать подвохи в схеме опыта. Но схема столь проста, что где в ней гнездиться подвохам!

 

Физик-квантовик заранее отказался бы от точного предсказания: еще ничего не подсчитывая, не составляя и не решая для этого случая уравнения Шредингера, он, не колеблясь, заявил бы, что электрон мо^ет очутиться и не прямо напротив щели. Электрон — корпускула, обладающая волновыми свойствами, он «волница», и у нас нет никакого права приписывать ему классическую однозначную линию поведения — траекторию. Нарисованный по линейке отвес может и не иметь для него ни малейшего реального смысла. Нарисуйте, как будут вести себя «волны его поведения» — шредин- геровские пси-волны, и тогда посмотрим, где стоит искать почернение на пластинке? Примерно так сказал бы физик- квантовик.

 

Путь электрона к пластинке — его движение, предшествующее встрече с ней, — на опыте проследить Нельзя: это все та же бессмысленная, неосуществимая киносъемка. Зато математически, на бумаге, можно проследить судьбу его волновой упаковки — того непрозрачного сачка, который несет бабочку.

 

В момент прохождения щели электрону негде быть, кроме как в пространстве щели. Хоть эта фраза и звучит глуповато, вроде: «Ищи меня там, где я прячусь», смысл ее не так плосок, как кажется. Это значит, что в момент прохождения щели волновой пакет электрона приобретает ее очертания. Таково в этот момент дно, или основание, пси-сачка. А за щелью — простор. Пси-волны как бы выйдут на свободу, отражая новые возможности движения, открывшиеся перед электроном. Волновой пакет станет расширяться.

 

Там, где возникнет на его пути пластинка, он незримо пересечется с нею. И на пластинке словно бы скрыто отпечатается падающий пакет волн. Этот скрытый отпечаток будет волновой картиной в плоскости: так на радиоплакатах изображают расходящиеся от антенны волны — темные полосы или кольца чередуются со светлыми. В темных— размах электромагнитных колебаний наибольший, в светлых — наименьший, нулевой. Так и на пластинке словно бы притаится волновая картина изменения от точки к точке таинственной величины «пси» — полоса за полосой или кольцо за кольцом.

 

Так где же почернеет эмульсия от падения электрона? Неужели это произойдет обязательно в той точке, что лежит прямо напротив щели в экране? Вы уже догадываетесь, почему физик-квантовик не возьмется этого утверждать. Нет, электрон может упасть в любом месте, где «волны его поведения» взаимно не погасились: на любой полосе, где по математическому предвидению можно было бы нарисовать над плоскостью эмульсии горбики пси-волновой картины. Всюду в таких местах можно ожидать появления черного пятнышка на пластинке. Даже в отдалении от точки, предсказанной классиком. Лишь бы не на «пустой» полосе.

 

Вот она, нашумевшая в свое время дифракция электронов! (Огибание препятствий — краев щели.)

 

Но в результате действительно проделанного опыта на установке — не на бумаге — электрон ведь очутится в каком-то одном месте, не так ли? Разумеется. Так где же именно? Где кончится неизвестность и произойдет вторжение этой заряженной частицы в молекулу эмульсии, а вслед за тем химическая реакция с выделением черного металлического серебра?

 

Вы наверняка уже чувствуете, как: просится тут на язык злополучное слово — Случай! Оно просится в текст с такой же настойчивостью, как и при поисках ответа на вопрос: «Где сейчас бабочка, скрытая непрозрачным конусом сачка?» Если ей безразлично, где там быть, то, конечно, это дело случая, где она окажется в момент нашего наблюдения. Правда, чтобы ей и в самом деле это было безразлично, надо лишить ее одушевленности — стремления к удобству, инстинкта свободы, словом — права выбора. Все места под сачком должны быть для нее равно хороши.

 

Теперь можно бы и совсем отделаться от этой примелькавшейся бабочки, благо уже и так пришлось лишить ее инстинктов жизни. Но сначала нужно совершить еще одно — маленькое — усилие воображения. Дело стоит того: мы почувствуем, как случай диктует явлениям природы свои особые закономерности. Он делает это не менее изобретательно, чем любая железная необходимость.

 

Можно мысленно разбить пространство сачка на равные ячейки — скажем, величиною с бабочку. Тогда сачок стан'ет похож на конус, вырезанный из пчелиных сотов. От чистой случайности зависит, в какой из ячеек застигнем мы бабочку при проверке. И если в конусе умещается, допустим, тысяча ячеек, то надо ли логически доказывать, что есть лишь один надежный шанс из тысячи увидеть пленницу в заранее предуказанной ячейке?

 

Но вот что замечательно.

 

Ячейки выстраиваются в столбики над основанием конуса. Самый длинный столбик, конечно, над серединой основания: в нем, доходящем до вершины сачка, больше всего ячеек. А чем ближе к краям основания, тем меньше ячеек умещается в этих столбиках. У самых краев их этажность сходит на нет. Видите ли вы мысленно эту картину? Она напоминает московские высотные здания, которые этакими каменными сачками поднимаются в небо: в любом из них — больше всего этажей в середине, под шпилем, а меньше всего по краям, над периферией фундамента. В каком же столбике больше всего надежд увидеть бабочку?

 

Ясно, что от нашего мысленного дробления сачка на ячейки в природе ничего не изменилось. По-прежнему дело случая, в какой ячейке обнаружится бабочка. Но, именно оттого, что у нее нет никаких причин предпочесть одну ячейку другой, тут вдруг прорезывается в случайном закономерное.

 

Сама того не подозревая, бабочка как раз по воле чистого случая будет оказывать предпочтение тем столбикам, которые длиннее. Всего больше надежд застать ее в центральном, наиболее многоэтажном столбике. Пусть сорок восемь ячеек умещаются в нем, тогда случай даст нам сорок восемь шансов из тысячи увидеть пленницу в воздухе прямо над серединой основания сачка. Застать ее в любом соседнем столбике шансов уже меньше. Их совсем мало, если мы питаем надежду увидеть ее над краем основания. Нужно проделать очень много опытов — много проверок, чтобы хоть раз такая надежда сбылась.

 

Оттого, что ячейки все равноправны, неравноправны столбики! Шансы распределяются между ними вовсе не поровну. И видно: закон распределения шансов между столбиками повторяет горбатую, или конусообразную, форму сачка. Повторяет совершенно точно.

 

А как провести проверку? С бабочкой это просто — в принципе по крайней мере. Сделав прозрачным основание сачка, можно фотографировать ее сколько угодно раз на оД- ну и ту же пластинку. Можно даже вообразить себе, что основание сачка затянуто светочувствительной пленкой, и на этой пленке, как тень, запечатлевается при каждом срабатывании затвора изображение бабочки. После множества съемок такая тень будет всего гуще в центре пленки: там нало- жатся одно на другое множество изображений. К периферии пленки тень будет слабеть. И ясно, что в этом распределении густоты тени повторится тот же закон — форма сачка с горбом посередине.

 

Так опыт подтвердит предвидение случайного.

 

И тем полнее подтвердит, чем больший простор будет предоставлен случаю: каждая новая проверка увеличивает надежду, что постепенно сбудутся все возможности — оправдаются все шансы. «Надо иметь достаточную статистику!» — говорят физики.

 

Теперь пусть бабочка улетает — больше она не нужна нам. На минуту нужна еще только ее тень. Именно ей, этой тени, а не самой бабочке подобен электрон. Понятно ли это?

 

Накрытый в движении призрачным сачком своего волнового пакета, электрон ведь вовсе не летает в его «объеме». Рёален ведь не сам пакет, а та область пространства — то основание, или дно, сачка, над которым «поднимается» в данный момент пси-волна. «Поднимается» — в том смысле, что если выстроить над пространством призрачный частокол значений таинственной величины «пси» в каждой точке, то вот и получится горб волны  . А электрон, конечно, всегда пребывает где-то на дне эт^ого математического сачка — в реальном трехмерном пространстве.

 

В отличие от бабочки, электрон не пленник своего волнового пакета, а виновник того, что этот пакет — призрачный математический сачок — существует и морочит голову физикам. (Так, Земля не пленница своей атмосферы, а виновница ее существования.) Не будь электрон так мал, он не был бы «волницей» — его волновые свойства были бы так незаметны, что движение его прекрасно описывалось бы классическими траекториями. Но он — повторим это в сотый раз! — каким-то образом умудряется быть и частицей и волной и потому появляется перед физиками в ореоле, в атмосфере, в сачке (как хотите!) волнового пакета. И потому никогда не известно с полной достоверностью, каково же местоположение — какова координата — этого двуликого электрона.

 

То, что можно об этом узнать, и рассказывает форма волнового пакета. Вот в чем заключалась догадка Макса Борна.

 

Величина «пси» сразу потеряла для него свою таинственность. Помните, как она сказала сперва довольно небрежно: «Ищите электрон там, где я сама наличествую, то есть

там, где я не равна нулю». Но неужели у электрона одинаковые шансы пребывать в данный момент в любом месте пространства, где эта «п<си» не равна нулю? Она меняется волнообразно; для одних точек пространства, где может находиться электрон в этот момент, величина «пси» больше отлична от нуля, для других — меньше. Так неужели это ничего не значит? Нет, решил Борн, у электрона вс'его больше шансов обнаружиться там, где «пси» всего ощутимей .наличествует — под горбом волнового пакета. А всего меньше — с краю, где пси-волна сходит на нет.

 

Так, по идее Борна, форма пси-волны просто указывает на распределение шансов найти частицу в разных местах пространства. Скажем, форма волнового пакета движущегося в атоме электрона просто показывает распределение шансов найти этот электрон в разных местах атомного пространства. Разные места неравноправны — над ними поднимаются разные по высоте пси-столбики. И вот — новый смысл бо- ровских орбит: это те воображаемые круги или эллипсы, которые состоят из точек, в окрестностях коих всего вероятнее найти электрон.

 

Теперь ясно, как ответить на вопрос: действительно ли почернеет пластинка прямо напротив щели, сквозь которую пролетел падающий электрон? Физик-квантовик скажет, что он способен предсказать только шансы этого события. Не больше! И добавит, что может заодно предсказать шансы и других возможных событий — почернений в иных местах, далеких от щели. Все зависит'от формы пси-волновой картины.

 

А как провести проверку? Однократным опытом всех шансов не исчерпать. «Нужна достаточная статистика». У физиков есть два варианта проверки: они могут направить на щель в экране сразу поток электронов, дабы в один присест провести миллионы, миллиарды, триллионы проверок, а могут пустить электроны по очереди, по одному, гуськом, подобно, цепочке капель из плохо прикрученного крана. В принципе результат должен быть одинаков: в обоих вариантах случаю предоставляется полный простор. В падении множества электронов, все равно — одновременном или поочередном, осуществляется' множество возможностей, и можно надеяться, что любая превратится в действительность. Первый вариант проще, зато второй интересней.

 

Дело в том, что, когда на щель направляют целый поток частиц, возникает сомнение: а не есть ли волнообразность свойство потока? (Так, одна молекула воды волны на реке не даст, а поток молекул может дать любую волну.) Когда же электроны проходят через щель поодиночке, сомнения исключаются: если появится на пластинке волновая картина дифракции, значит волновая природа свойственна поведению любого отдельного электрона.

 

Наши экспериментаторы J1. Биберман, Н. Сушкин и В. Фабрикант уже после войны, в 1949 году, провели «проверку гуськом». На фотопластинке обрисовалась ожидаемая картина, которая за четверть века до этого опыта поразила бы всех без исключения физиков: кроме черного пятнышка напротив щели, отчетливо видны были расходящиеся кольца почернений, слабеющие по мере удаления к краям пластинки.

В эксперименте наших физиков электроны падали так редко, что промежуток времени между двумя очередными падениями был в 30 тысяч раз больше, чем время, какое требовалось электрону на то, чтобы проскочить весь прибор—- пройти от источника до пластинки. А между тем волновая картина дифракции решительно ничем не отличалась от картины массового падения электронов, когда сразу 10 миллионов частиц устремлялись к пластинке. Гуськом ли, потоком ли шли микрокентавры — результат был один и тот же!

 

Каждый приземлился на пластинку, как частица. Но каждый по воле случая использовал одно из возможных мест приземления, предоставленных ему, как волне. Мириады частиц — мириады возможностей. И действительно, оказалось, что чередующиеся горбики пси-волновой картины — это наиболее вероятные места встречи электронов с пластинкой.

 

Что же означает расширение волновой упаковки частиц — размазывание волнового пакета? Ничего другого, кроме как расширение той области пространства, где есть вероятность найти частицу. И вообще все, что в разных условиях движения микрокентавров происходит с их волновыми пакетами, это только изменение вероятностей разных событий, которые могут случиться с частицами.

 

Вот что почувствовал, сначала только почувствовал, Макс Борн: шредингеровские пси-волны — это не «волны материи», это волны вероятности в поведении частиц.

 

Сознаете ли вы, как ответственна была догадка Борна? Как ответственна и как величественна!

 

Она заслуживала бы любого количества слов, сравнений, разъяснений, лишь бы открылась неизбежность этой догадки и обнажился ее смысл. В конце концов дело тут не в уравнении Шредингера и не в пси-функциях, не в волновых пакетах и вообще не в математических хитростях. Право, все это забывается легче, чем узнается. Но потрясает воображение и навсегда остается в сознании суть хитросплетений квантовой механики. Эта суть неожиданна и немногословна: физики открыли, что в недрах материи, в микромире, господствуют вероятностные законы случая. (Оттого и заслужил он раньше написания с большой буквы.)

 

Может быть, это самое глубокое и самое странное открытие в естествознании нашего века. А может быть, и не только нашего века. Обнаружилось, что мир природы — вероятностный мир!

 

В это трудно вникнуть, еще труднее с этим примириться. Академик Фок рассказывает, как Эйнштейн выражал свое несогласие с таким толкованием законов микродействительности: «Он не раз полушутя, полусерьезно говорил, что никак не может поверить, чтобы господь бог играл в кости».

 

Игра в кости... Одна из тех игр, где все решает случай. Пока кости не брошены, в них дремлют любые возможности сочетания чисел на гранях. И пока они лежат в горсти азартного мальчишки, лишено всякого смысла спрашивать: каково там сейчас сочетание чисел? Это безответный вопрос. И не потому, что мы не видим костей, а мальчишка не хочет разжать ладоней, но потому, что они, эти неброшенные кости, капризно привалясь одна к другой углами да ребрами, могут вообще не давать там, в темноте горсти, никакого читаемого сочетания граней. И, даже открыв ладони, мальчишка не открыл бы нам этой тайны, ибо самой тайны нет: есть кости, есть все таящиеся в их комбинациях возможности, но нет осуществившихся сочетаний — кости лежат беспорядочной кучкой и ничего не показывают. Йх надо бросить на стол — нужно произвести опыт, чтобы одна из возможностей превратилась в действительность! Какая осуществится? Это дело случая. Управляет случаем закон распределения вероятностей.

 

Вот так же не имеет ответа естественный, казалось бы, вопрос: где находится сейчас частица на дне волнового пакета? Это пакет еще не осуществившихся ее возможностей — «пакет вероятностей». Конечно, хотелось бы думать, что где- то пребывает она там в точно определимом месте, да только мы по несовершенству наших знаний указать это место не можем и потому довольствуемся вычислением вероятностей. А завтра, когда знаний у нас прибавится, эта тайна перестанет быть тайной: физики научатся без запинки указывать координату частицы всегда, когда им этого захочется. Такая надежда представляется вполне основательной, мысль о ней — абсолютно законной. До такой степени законной, что на протяжении тридцати пяти лет, со времени «чуда 26-го года» и до наших дней, многие физики — всемирно известные и совсем неизвестные, многие философы — материалисты и нематериалисты, безуспешно пытаются разжать ладони азартного мальчишки, веря, что там всегда лежит готовая комбинация граней — надо только увидеть ее и прочитать.

 

Вся трудность примирения с квантовой механикой в том и состоит, что она запрещает питать эту надежду и нянчить эту мысль! Она утверждает, что никакой «тайны точной координаты» нет. Ее нет у самой природы, и поэтому тут решительно нечего открывать.

И снова — все оттого, что любая микрочастица по природе своей «волница», а вовсе не корпускула, у которой есть жесткая однозначная линия поведения. Надо создать физические условия, чтобы электрон проявил себя как частица, чтобы из всех возможностей, скрытых в его волновом пакете, какая-нибудь действительно осуществилась. Нужно втянуть электрон во взаимодействие с прибором или с другой частицей, которая «измерит» его координату (как фотопластинка за щелью в экране).

 

Нужно произвести опыт.

 

«Нужно бросить кости!»

 

Какая из возможностей станет на сей раз действительностью, а какая станет действительностью в другой раз? Тут в игру вступает случай. Вернее всего, он отдаст предпочтение наиболее вероятному варианту события. Но оттого, что это произойдет, не надо думать, будто вариант был единственно возможным.

 

Природа, все бытие которой как бы непрерывное экспериментирование, непрерывно «бросает кости». В это-то и не хотел поверить Эйнштейн, в шутку ссылаясь на бога.

...Здесь все время шел разговор о местонахождении частицы — об ее координате. Но это только потому, что обо всем другом рассказывать гораздо труднее. У физиков, конечно, кроме этого первого вопроса к частице, есть множество иных и часто несравненно более важных вопросов. И главное— не только к отдельной частице (к электрону, например), а и к системе частиц (скажем, к атому). Это вопросы о скорости и энергии движения, о квантах и спектрах излучения, о распадах неустойчивых частиц и временах их жизни, об ионизации атомов и превращениях атомных ядер... Словом, вся атомная и ядерная физика, вся микрофизика вообще,— это цепная реакция вопросов, которые задают ученые «волницам» и систёмам «волниц». И как в атомном котле, реакция эта разветвленная: вопросы нарастают лавиной. И всякий раз физики получают ответы в вероятностной форме! Всякий раз они теоретически выясняют, как распределяются шансы между различными возможностями, а результаты опытов рассматривают как претворение возможностей в действительность.

 

 

К содержанию книги: Научно-художественная книга о физике и физиках

 

 Смотрите также:

  

Физика. энциклопедия по физике

Книга содержит сведения о жизни и деятельности ученых, внесших значительный вклад в развитие науки.
О физике

заниматься физикой как наукой или физикой, которая...

Эта книга адресована всем, кто интересуется физикой. В наше время знание основ физики необходимо каждому, чтобы иметь правильное представление об окружающем мире

Энциклопедический словарь

И старшего. Школьного возраста. 2-е издание исправленное и дополненное. В этой книге  Гиндикин С. Г. Рассказы о физиках и математиках

 

И. Г. Бехер. книга Бехера Подземная физика

В 1667 г. появилась книга И. Бехера «Подземная физика», в которой нашли отражение идеи автора о составных первоначалах сложных тел.

 

Последние добавления:

 

Право в медицине      Рыбаков. Русская история     Криминалист   ГПК РФ