Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью - Адам Беккер

Ознакомительная версия. Доступно 23 из 113 стр. долларов наличными и являлась хорошим поводом для выезда за границу, полезна семейству Ферми в этом году? Или лучше подождать другой, более подходящей политической ситуации? Ферми ответил Бору, что именно нынешний год особенно подошел бы для получения премии. Вернувшись в Италию, Ферми узнал, что правительство лишило паспортов всех евреев. Использовав все свои связи, он добился возвращения паспорта Лауры как раз вовремя для того, чтобы успеть вместе с ней на нобелевскую церемонию в Стокгольм. После Стокгольма супруги Ферми навестили в Копенгагене Бора, а затем, благо титул лауреата Нобелевской премии заставил бюрократические шестеренки американской иммиграционной службы вертеться быстрее, они перед самым Рождеством отплыли в США, прибыв на Манхэттен 2 января 1939 года.

Состоявшихся физиков, таких как Эйнштейн, Борн и Ферми, часто с распростертыми объятиями ждали на их новых рабочих местах еще до прибытия в приютившую их страну. Но жизнь студентов и молодых исследователей часто оказывалась полностью разрушенной. «Душа болит, когда я думаю о молодежи»[159], – писал Эйнштейн Борну в 1933 году. Эйнштейна вскоре привлекли к работе учрежденной Великобританией службы помощи жертвам нацистского режима из академической среды. Этой службе действительно удалось чего-то добиться: к тому времени, когда Гитлер вторгся в Польшу и 1 сентября 1939 года началась Вторая мировая война, более сотни физиков успели эмигрировать с Европейского континента в Соединенные Штаты и Великобританию[160]. Те, кто помоложе, приезжали иногда просто в качестве беженцев, без каких-либо перспектив получить работу в новой стране. Многие пересекали Атлантический океан или Ла-Манш с одним чемоданчиком. У некоторых не было с собой вообще ничего. Некоторым приехать не удалось.

* * *

Джон фон Нейман, как и Эйнштейн, покинул Германию заблаговременно. Он и его друг и аспирант, венгр Юджин Вигнер, получили приглашения в Принстон в 1930 году. Зная, что эти двое вряд ли быстро упакуют чемоданы и покинут Европу, в Принстоне им предложили половинную занятость: работать там полгода, а на остальные полгода возвращаться в свой университет в Берлине, где они могли посиживать в кофейнях с Эйнштейном и Шрёдингером. Фон Нейман и Вигнер приняли это щедрое предложение, но отношение к Новому Свету у них было разное. Фон Нейман сразу же переехал в Штаты насовсем. Они с женой принялись почти ежевечерне устраивать званые ужины, непременно с безукоризненным дресс-кодом (однажды фон Нейман приехал на прогулку в Большой Каньон верхом на муле, одетый в вечерний костюм-тройку из ткани в тонкую полоску[161]). Вигнеру же не очень хотелось расставаться с Европой. Однако ему тоже было ясно, что скоро он больше не сможет наезжать в Берлин когда вздумается. «Всякому было понятно, что дни иностранцев в Германии, особенно иностранцев еврейского происхождения, сочтены, – вспоминал Вигнер. – Чтобы это увидеть, не надо быть семи пядей во лбу <…> Все равно что сказать: “Да, в декабре похолодает”. Да, похолодает. Мы все знали это»[162]. Когда Гитлер пришел к власти, Вигнер и фон Нейман просто не вернулись в Берлин. Да возвращаться было и некуда – обоих уже уволили с их постов за еврейское происхождение.

Фон Нейман и Вигнер принадлежали к группе блестяще одаренных ученых одного поколения, евреев, приехавших из Венгрии. Их выдающиеся математические способности и разнообразные научные таланты заставили коллег в шутку предполагать, что историю с Венгрией они просто выдумали, чтобы скрыть свое истинное происхождение. «Эти люди на самом деле выходцы с Марса, – говорил их коллега Отто Фриш. – Они не могут говорить без акцента и, чтобы не выдать себя, решили притвориться венграми – всем известно, что венгры неспособны говорить без акцента ни на одном языке, поэтому, кроме Венгрии, эти два умника могли бы жить где угодно»[163]. Особенно выделялся своим почти нечеловеческим умом фон Нейман. Его коллеги в Принстоне говорили, что он «и вправду полубог, но так досконально и подробно изучивший людей, что может их идеально имитировать»[164]. Фон Нейман и остальные «марсиане» действительно часто думали о разных вещах совсем не так, как их коллеги, в том числе и об основах квантовой физики.

Незадолго до начала своей работы в Принстоне фон Нейман закончил монографию по квантовой физике, которая сразу же стала классической. По этому предмету уже было написано несколько монографий, но во вступлении к своей книге фон Нейман небрежно расправился с наиболее известной и технически сложной из них, аккуратно показав, что она «совершенно не отвечает требованиям математической строгости»[165]. В книге фон Неймана было приведено его знаменитое «доказательство невозможности» – доказательство, содержавшее, как впоследствии выяснилось, трудно уловимую ошибку. Но этот почти незаметный изъян не испортил общего впечатления от великолепного во всех других отношениях технического достижения. Фон Нейман изложил квантовую физику в математических терминах столь же формальных, как его костюмы, выведя ее общеизвестные результаты из горсточки фундаментальных постулатов. Фон Нейман знал, что среди этих постулатов был один, самый существенный для теории: волновая функция при обычных условиях удовлетворяла уравнению Шрёдингера, но коллапсировала при измерении. «Следовательно, мы имеем два фундаментально различных типа вмешательства, которые могут произойти в системе», – писал фон Нейман. Когда объект остается невозмущенным, уравнение Шрёдингера «описывает непрерывное и причинно-связанное изменение системы с течением времени». Но едва только произведено измерение, гладкая регулярность уравнения Шрёдингера тут же улетучивается. «Вносимые измерением произвольные изменения, – говорил фон Нейман, – лишены непрерывности, причинной обусловленности и происходят мгновенно»[166].

Здесь точки зрения фон Неймана и Бора расходились. Бор считал, что измерительные устройства и другие макроскопические объекты следует описывать языком классической физики и что это каким-то образом может объяснить результаты квантовых экспериментов без привлечения коллапса волновой функции. Как именно это работает, Бор и его последователи совершенно не понимали, но это непонимание и было для фон Неймана неприемлемо в его стремлении сделать квантовую физику более математически строгой. Поэтому он полагал, что квантовая физика приложима к большим объектам точно так же, как и к малым. Фон Нейман считал квантовую физику теорией, описывающей весь мир. Но при таком подходе проблема измерения выступала в гораздо более неприкрытом виде. Если и обычные объекты подчиняются законам квантовой физики так же, как им подчиняются атомы, то обычные объекты не могут вызвать коллапс волновой функции – ведь коллапс волновой функции противоречит уравнению Шрёдингера. А если обычные объекты не вызывают коллапса волновой функции, то это прямо ведет к парадоксу кота Шрёдингера. Частицы-панки, о которых говорилось во введении, находились сразу в двух по видимости противоречивых состояниях – причудливая ситуация, известная как суперпозиция, – и, так как их волновая функция не коллапсировала, они в конечном счете заставляли кота Шрёдингера тоже находиться в суперпозиции, то есть быть живым и мертвым одновременно. А мы встречаем только либо живых котов, либо мертвых, и никогда не встречаем их суперпозиции (что бы это ни значило). Фон Нейман хотел этой проблемы избежать

Ознакомительная версия. Доступно 23 из 113 стр.