Вероятностный мир

Вот он летит по разрешенной орбите. Его движение по ней устойчиво — он ничего не теряет и ничего не приобретает. Устойчивость предполагает, что после каждого оборота вокруг ядра все в точности повторяется снова. Если бы мы засекли его в некоей точке орбиты, то через оборот он предстал бы перед нами в этой точке совершенно таким, каким был целый оборот назад. Но значит, и его таинственная волна должна в этой точке иметь тот же вид, какой имела она оборот назад: если был там гребень волны, то и будет гребень, а если была середина ската волны, то и будет середина ската.

Для того чтобы эта неизменность — эта устойчивость — соблюдалась, в орбите должно уменьшаться по ее длине целое число электронных волн. Обязательно — целое! Если это условие хоть чуть–чуть нарушится и возникнет маленький сдвиг — физики говорят «сдвиг по фазе», — то электрон очутится в нашей точке уже в ином состоянии, чем прежде. Устойчивость нарушится. Орбита окажется неразрешенной. Состояние атома — нестационарным.

Де Бройль уловил возможную причину странного разделения путей электрона в атоме на дозволенные природой и недозволенные. Дозволены лишь те орбиты, чья длина кратна длине волны электрона! Лишь по таким орбитам он может кружиться бессрочно, все возвращаясь и возвращаясь на круги своя.

Сразу объяснился образ паутины разрешенных орбит — прерывистость их череды: ближайшие друг к другу различаются по меньшей мере на целую длину электронной волны и между ними возникает кольцевой просвет.

Чуть осветилась и загадка квантовых скачков. Между орбитами электрону и впрямь невозможно обрести устойчивости — там нет планетных путей, кратных длине его волны. И он вынужден перескакивать через пропасть неустойчивости одним махом — без истории — без деления на скачочки…

Когда Поль Ланжевен говорил Иоффе, что идеи диссертанта развиты с блеском, он прежде всего имел в виду, как просто и красиво удалось де Бройлю получить ясную формулу для длины предполагаемой волны электрона. А удалось ему это с помощью теории относительности и квантовой теории.

Заранее можно было предречь, что тут не обойдется без постоянной Планка h

— без кванта действия — без этого всеобщего масштаба малости в микромире. Де Бройль показал, что надо hразделить на массу и на скорость электрона, дабы узнать длину его волны. В самом деле, куда уж проще и красивей! Тотчас сосчитывалось, что у обычных «лабораторных» электронов — не слишком быстрых и не слишком медленных — длина дебройлевской волны такая же, как у рентгеновских лучей: она измеряется ангстремами.

Отсюда прямо следовало… Да, конечно, отсюда прямо следовало, что рентгеноскописты могли бы попробовать экспериментально убедиться: реальны электронные волны или нет? Теоретически провозглашенную двойственность электрона как частицы–волны или волны–частицы обязательно надо было установить на прямом опыте. Для защиты такой небывалой новости, уподоблявшей электроны квантам, то есть вещество — излучению, мало было выкладок на бумаге, сколь блестяще они ни выглядели бы.

Электрон–частица…

Электрон–волна…

Первое в доказательстве не нуждалось: более четверти века назад электрон и был открыт как частица.

Второе потребовало через четверть века с лишним переоткрыть электрон в новой (прежде никем еще не замеченной в эксперименте) волновой ипостаси.

7

Переоткрытие электрона произошло тремя годами позднее — в 1927 году, вершинном году квантовой революции. Нам еще предстоит подниматься на эту вершину. Но придется, обгоняя события, заглянуть туда на минуту, просто чтобы не прерывать рассказа о «волнах материи» на полуслове.

Так окрестили дебройлевские волны сами физики, И этот термин — «волны материи» — будоражил воображение современников. В картине природы снова появилось нечто непредставимое — некое «дрожание» вещества.

Исторически кажется непонятным, почему оно не было сразу же продемонстрировано экспериментально де Бройлем–старшим в его хорошо оборудованной частной лаборатории на улице Байрона. Это тем непонятней, что работа с рентгеновскими лучами была, как говорят французы, «спесиалитэ де ля мезон» — «специальностью дома». А счастливая близость длин электронных волн и рентгеновских определилась тотчас, едва только де Бройль–младший вывел свою красиво простую формулу. Недоумение возрастет еще больше, если вслушаться в его воспоминание, которым он поделился с историками сорок лет спустя — в январе 1963 года:

— …Мой брат Морис рассматривал рентгеновский луч, как некую комбинацию волны и частицы.

Стало быть, в лаборатории на улице Байрона все нужное для эпохального эксперимента было налицо — и приборы, и руководящая идея, и духовная атмосфера. А дело не сделалось!