Прямоходящие мыслители. Путь человека от обитания на деревьях до постижения миро устройства

Быть может, тот математик в отношении преклонности лет Шрёдингера и был прав. Мы не раз и не два наталкивались на юных физиков, открытых к новым воззрениям, и на тех, что постарше, стремящихся к традиционным методам, словно чем старше человек делается, тем труднее ему принимать перемены непостоянного мира. Работа Шрёдингера, как оказалось, – на самом деле еще один пример той же тенденции: как ни странно, мотивация Шрёдингера к созданию его теории, по его же признанию, состояла в разработке квантовой теории, которая, в противовес Гейзенберговой, походила бы на привычную физику, то есть Шрёдингер стремился сохранить привычное, а не отбросить его.

В отличие от куда более молодого Гейзенберга Шрёдингер и впрямь представлял себе движение электронов в атоме. И хотя его диковинные «волны материи» не наделяли электрон впрямую ньютоновскими свойствами, как орбиты Бора, его новая квантовая «волновая теория», которую поначалу никто не понимал, как толковать, оставляла надежду избежать вульгарного взгляда на действительность, предложенного теорией Гейзенберга.

Эту альтернативу физики оценили по достоинству. До Шрёдингера квантовая механика обретала поклонников очень медленно. Неведомая математика Гейзенберга, в том числе и бесконечное множество матричных уравнений, казалась чудовищно сложной, и физикам не хотелось расставаться с переменными, которые они в состоянии вообразить себе, в пользу символьных матриц. Теория Шрёдингера же была проста в применении и основывалась на уравнении, похожем на те, что физики уже учили в вузах в контексте волн в жидкостях и звуковых волн. Эта методология была для классических физиков хлебом насущным и делала переход к квантовой физике сравнительно легким. Важно и другое: предоставив способ визуализации атома, пусть и не применяя ньютоновские понятия вроде орбиты, Шрёдингер сделал квантовую теорию более удобоваримой – и антитезисом того, к чему стремился Гейзенберг.

Теория Шрёдингера полюбилась даже Эйнштейну – поначалу. Он и сам размышлял над волнами материи и в прошлом работал с австрийским ученым. «Замысел вашей работы происходит из подлинной гениальности!»¹

– писал он Шрёдингеру в апреле 1926 года. Через десять дней Эйнштейн написал ему еще раз: «Я убежден, что вы своими выкладками по квантовой теории произвели решительный рывок вперед, и в точности так же я убежден, что метод Гейзенберга-Борна – заблуждение»[385]. Он восторженно отозвался о работе Шрёдингера и в начале мая.

Однако в том же мае 1926-го Шрёдингер сбросил еще одну бомбу: опубликовал статью, в которой показал, к своему же смятению, что его теория и теория Гейзенберга математически равносильны – обе верны. Обе теории, хоть и применяли разные понятийные аппараты, разные представления о том, что происходит «под капотом» природы (Гейзенберг-то вообще отказался даже заглядывать под этот капот), как выяснилось, отличались лишь в языке изложения: сообщаемое обеими теориями о том, что мы наблюдаем, было одинаково.

Усложняя все еще больше (или же для пущей интересности) двумя десятилетиями позже Ричард Фейнман разработает третью формулировку квантовой теории, довольно отличную математически и понятийно и от Гейзенберговой, и от Шрёдингеровой, однако математически равносильной теориям более ранним, с применением тех же физических принципов и с теми же прогнозируемыми результатами.

Уоллес Стивенз писал: «Трехсмысленно было мне, / Словно дереву, / В коем есть три дрозда»[386]

, но применительно к физике такая ситуация странна. Если в физике вообще есть «истина», может ли быть более одной «правильной» теории? Да, даже в физике может существовать множество способов смотреть на вещи. Это особенно верно для современной физики, в которой то, на что мы «смотрим», вроде атомов, электронов или частиц Хиггса, не может быть буквально «увидено», и физики поэтому извлекают умозрительные картины скорее из математики, нежели из осязаемой действительности.

В физике один человек может сформулировать теорию в одних понятиях, а другой, описывая то же явление, – в других. Над войной правых с левыми в политике эти занятия в физике возвышает вот что: для признания истинности воззрения оно должно пройти испытание экспериментом, а это означает, что альтернативные теории должны приводить к одним и тем же выводам, а в политической философии такое случается редко.

Что возвращает нас к вопросу, открывают ли новые теории или же изобретают. Не вдаваясь в философские рассуждения о том, существует ли внешняя объективная действительность, можно сказать, что процесс создания квантовой теории был открытием – в том смысле, что физики наткнулись на многие ее принципы, исследуя природу, однако квантовая теория была изобретена – потому что ученые разработали и создали несколько разных понятийных систем, но все они выполняют одну и ту же задачу. В точности, как материя может вести себя и как волна, и как частица, так же, судя по всему, и теория, описывающая это явление, имеет два, казалось бы, противоречащих друг другу вида.