По ту сторону кванта

Физическая реальность — очень глубокое понятие и, как все глубокие понятия нашего языка, не имеет однозначного смысла. Это понятие первично, и его нельзя достаточно строго определить логически через более простые. Его необходимо принять, предварительно вложив в него тот смысл, который диктует нам вся наша прежняя жизнь и приобретённые в ней знания. Очевидно, смысл этот меняется с развитием науки точно так же, как и смысл понятия «атом».

^{Новый смысл}

Наши предки верили, что пять чувств дают им правильную картину реальности, поскольку с их помощью им удавалось избегать реальных опасностей и выжить. На этом этапе развития сознание лишь группировало и анализировало данные чувств.

Пришли другие времена — и сознание само стало творить реальность: оно рисовало подробные картины ада и рая и стремилось отчётливо представить себе триединую сущность бога.

Потом наступило время очистительного сомнения: нельзя безоговорочно доверять данным чувств (мы не ощущаем движения Земли, но ведь она вертится!), но и выводы сознания также необходимо проверять опытом (звёзды, в которых прежде видели и души усопших, и светильники ангелов, оказались просто далёкими солнцами).

С приходом науки понятие реальности изменилось неузнаваемо, и реальность человека XX века так же далека от реальности греков, как современный атом от атома Демокрита.

Решающие штрихи в новой картине физической реальности дорисовала квантовая механика. Пожалуй, это главная причина, которая будит желание людей понять: «Что такое квантовая механика?» Но не единственная. Она даже глубже, чем естественный профессиональный интерес. При изучении квантовой механики человек приобретает не только специальные навыки, позволяющие ему рассчитать лазер или атомный котёл. Знакомство с квантовой механикой — это некоторый эмоциональный процесс, который заставляет заново пережить всю её историю. Как всякий нелогический процесс, он строго индивидуален и оставляет неистребимые следы в сознании человека. Это абстрактное знание, приобретённое однажды, необратимо влияет на всю последующую жизнь человека — на его отношение к физике, к другим наукам и даже на его моральные критерии. Вероятно, так же изменяет человека изучение музыки.

Конечно, нельзя стать музыкантом, посещая концерты даже ежедневно. Для этого вначале необходимо долго и упорно играть гаммы. При знакомстве с любой наукой всегда наступает момент, когда человек должен выбирать: останется ли он любителем в ней или же станет профессионалом? В первом случае ему достаточно усвоить понятия и образы науки и — если сможет — почувствовать их красоту. Во втором случае он обязан учиться ремеслу: изучать взаимную связь понятий и способы их выражения на языке математики. Если он не сделает этого — ему будет недоступна радость мастера и музыканта.

^Учение

Прочитав эту книгу, вы узнали только первые ноты квантовой механики и, быть может, научились брать несколько звучных аккордов. Конечно, только музыкант вполне оценит глубину музыкального замысла, и только физик способен испытывать эстетическое удовлетворение от красоты формул. Те из вас, кто посвятит себя науке, быть может, поймут это со временем. Однако, если, не вникая в «законы гармонии» квантовой механики, вы всё же почувствовали красоту её «мелодии», задача нашего рассказа выполнена.

ВОКРУГ КВАНТА

КВАНТОВЫЙ ОЛИМП

Шведский учёный и промышленник Альфред Нобель, разбогатевший на изобретении пироксилина, завещал Шведской академии наук большую сумму денег, с тем чтобы каждый год прибыли с этого капитала шли на премии учёным за выдающиеся достижения в науке и искусстве.

Первая Нобелевская премия была присуждена в 1901 году Рентгену, и с тех пор звание лауреата Нобелевской премии стало высшим признанием научных заслуг. Замечательно, что почти каждый год в течение тридцати лет Нобелевская премия присуждалась за открытия в атомной физике. Такое признание довольно узкой области физики не случайно — она действительно изменила наше мировоззрение.

Среди лауреатов Нобелевской премии — имена всех великих физиков, которые построили современное здание квантовой механики, и, перечитывая их список, мы ещё раз мысленно повторяем её богатую историю.

1901 год.

Вильгельм Конрад Рентген (1845–1923) —

«В знак признания выдающегося вклада, который он внёс открытием замечательных лучей, названных впоследствии его именем».

1902 год.

Хенрик Антон Лоренц (1853–1928), Питер Зееман (1865–1943) —

«…за исследования влияния магнетизма на явления излучения».

1903 год.

Антуан Анри Беккерель (1852–1908) —

«…за открытие спонтанной радиоактивности».

1904 год.

Сэр Уильям Рамсей (1852–1916) —

«…за открытие инертных газообразных элементов в воздухе и определение их места в периодической системе».

1905 год.

Филипп Эдуард Антон фон Ленард (1862–1947) —

«…за исследование катодных лучей».

1906 год.

Джозеф Джон Томсон (1856–1940) —

«в знак признания большого значения его теоретических и экспериментальных исследований электрической проводимости газов».

1908 год.

Эрнест Резерфорд (1871–1937) —

«…за его исследования по разложению элементов и химии радиоактивных веществ».

1911 год.

Мария Склодовская-Кюри (1867–1934) —

«…за открытие элементов радия и полония, выделение радия и изучение природы и соединений этого замечательного элемента»

Вильгельм Вин (1864–1928) —

«…за открытие законов излучения теплоты».

1914 год.

Макс фон Лауэ (1879–1960) —

«…за открытие дифракции рентгеновых лучей в кристаллах».

1918 год.

Макс Карл Эрнст Людвиг Планк (1858–1947) —

«…за открытие кванта энергии».

1919 год.

Иоганн Штарк (1874–1957) —

«..за открытие Доплер-эффекта в канальных лучах и расщепления спектральных линий в электрических полях».

1921 год.

Альберт Эйнштейн (1879–1955) —

«…за его вклад в теоретическую физику и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта».

Фредерик Содди (1877–1956) —

«…за его вклад в наши знания о химии радиоактивных веществ и его исследования происхождения и природы изотопов».