Вероятностный мир - Даниил Семенович Данин

и h — скорость света и квант действия — обладали внутренним сходством. Этому не мешало то, что первая — величина огромная, а вторая — ничтожно малая. Напротив, так тому и следовало быть: обе являли собою пределы возможного в природе. Тем и сходствовали!

Одна задавала верхний предел, другая — нижний. Одна — для физических скоростей, другая — для физического действия. Но обеим не находилось места в традиционной картине движущейся материи: классика таких пределов не предуказывала. По ее законам физически наибольшее убегало в бесконечность, а физически наименьшее стремилось к нулю. А тут две принципиально непреодолимые и четко обозначенные числом границы допустимого: скорости не отыщутся выше c и действия не сведутся к меньшему, чем h.

Наверное, здесь надобны поясняющие слова.

Хоть и не было никакой предыстории у кванта действия, само понятие «действие» могло похвастать очень величественной биографией. С середины XVIII века оно стало одним из главнейших понятий механики. Тот, кто первым вводил его в описание механических событий, мыслил очень зорко.

На сегодняшнем языке физики это звучит так: ничего на свете не происходит без затрат энергии и времени, но особенно важна их совместная трата — их произведение. Оно показывает, что малая энергия за долгое время производит то же действие, что большая энергия за короткий срок. Вот и достойный термин для этого произведения энергии на время: действие.

В XVIII столетии прекрасно образованный драгунский капитан Пьер–Луи де Мопертюи, предпочтя военному ремеслу отшельнические занятия наукой, оставил физике четко сформулированный принцип наименьшего действия:

«Если в природе происходит само по себе какое–либо изменение, то необходимое для этого количество действия есть наименьшее возможное».

…Световой луч, встретив плотное вещество прозрачной линзы, преломится в ней под таким углом, чтобы затрата энергии и времени на пролет через стекло оказалась минимальной.

…Камень, свободно падая на землю, выберет в поле тяготения наименее расточительный путь — отвесный.

Всегда и всюду соблюдается в природе этот принцип. Мопертюи видел в нем метафизическое начало — проявление мудрости создателя — управителя Вселенной: конечно, тому должна была бы претить бесполезная растрата времени и работы (хотя не очень понятно, почему его, всемогущего и вечного, могла одолевать такая мелочная забота). Бывший драгун умирал на руках у двух монахов–капуцинов, веруя, что он сподобился стать глашатаем административной тайны провидения. А столетие спустя, в 40–х годах XIX века, благодаря трудам двух выдающихся математиков — Вильяма Гамильтона в Дублине и Михаила Остроградского в Петербурге — принцип Мопертюи стал руководящим в классической механике. Из него выводились все уравнения движения.

Так слова «наименьшее действие» поселились в физике задолго до Планка. Но они не имели отношения к идее закономерных прерывностей в природе. Напротив, классическое действие менялось непрерывно и запросто могло равняться нулю. Словом, в родословную кванта действия принцип Мопертюи не входил.

Однако же напрашивалась параллель: если классический принцип наименьшего действия универсален — верен и для света, и для камня, и для чего угодно, — почему бы не обладать таким всеобщим значением и неклассическому кванту действия!? Тогда h — универсальная константа не только для всех видов электромагнитного излучения, но и для всех силовых полей вообще, равно как и для вещества.

Планк склонялся к подобному обобщению на 1–м конгрессе Сольвея. И все–таки… и все–таки называл квант действия еще гипотетическим.

А внутреннее сходство между двумя мировыми константами требовало для них и сходства в теоретических судьбах. Открытие предельной скорости с уже привело к созданию новой — релятивистской — механики. Открытие предельного действия h тоже не могло не привести к возникновению новой механики — квантовой. И даже можно было предвидеть, что обе эти механики со временем сольются в одну — квантово–релятивистскую, столь же надежно верную, как классическая механика, но в более широких границах применимости.

Однако так далеко в будущее тогда не заглядывали: ведь квантовой механики еще не существовало. Председательствовавший на конгрессе Лоренц только выдвинул задачу ее создания. И вот тут–то он произнес вторую из обещанных фраз, ради которых заглянули мы на минуту в осенний Брюссель 1911 года:

— Вполне вероятно, что пока происходит коллегиальное обсуждение намеченной проблемы, какой–нибудь мыслитель в уединенном уголке мира уже дошел до ее решения.

Запомним эту фразу, хотя тогда никто еще не дошел…

Больше того, ни на конгрессе, ни за его пределами, по–видимому, никто еще не предполагал, что путь к искомой механике проляжет через атом. И уж того менее — через невозможный, классически обреченный, планетарный атом Резерфорда. Осенью 11–го года не только никто еще «не дошел», но никто и в дорогу–то по–настоящему не собрался. Или — не знал, не ведал, что он в пути…

…Двадцатишестилетний доктор философии из Копенгагена Нильс Бор томился бесплодной стажировкой в Кавендишской лаборатории у Дж. Дж. Томсона.

…Одиннадцатилетний венский гимназист Вольфганг Паули поздними вечерами осваивал звездную карту неба.

…Десятилетний мюнхенский школьник Вернер Гейзенберг охотно разучивал Шуберта на фортепьяно.

…Девятилетний бристольский мальчик Поль Дирак учился отвечать молчанием на претензии старших.

…Трехлетний бакинский малыш Лев Ландау давал окружающим первые уроки духовной независимости.

2

А в 1958 году, когда праздновалось столетие со дня рождения Макса Планка, пятидесятилетний академик Лев Давыдович Ландау рассказывал ученой аудитории о развитии квантовых идей по праву одного из ветеранов квантовой революции. Но даже ему, ветерану, пришлось начать со времен, о которых у него не могло быть собственных воспоминаний. И все же, когда он объяснял, почему для классической физики явились равно непоправимыми катастрофами квант действия Планка и планетарный атом Резерфорда, чудилось, что он говорит о лично пережитом… Так это многие годы воспринималось учеными современниками тех событий в физике: катастрофы!

Вернейший способ не мучиться идейными катастрофами — закрывать на них глаза. Раз уж они всего лишь идейные (дома не рушатся, и гром не гремит), можно долго делать вид, что решительно ничего не произошло. И не происходит.

Как засвидетельствовал Макс Борн, в годы его молодости даже в самых передовых научных центрах Европы о квантовой катастрофе не разговаривали:

«…Сколько мне помнится, в Геттингене я ничего не слышал о квантах; не слыхал я о них и в Кембридже, где весной и летом 1906 года слушал лекции Дж. Дж Томсона… и проходил экспериментальный курс в Кавендише».

А когда пятью годами позже — осенью 1911–го — там проходил экспериментальный курс и слушал лекции Томсона Нильс Бор, такое же замалчивание стало в Кавендишской лаборатории уделом и другой катастрофы — планетарного атома. Через полвека историк Томас