Микроскоп появился в работе Гейзенберга не случайно. Ему надо было показать, как неточности измерений с неизбежностью возникают даже в идеально точных опытах.
…Позапрошлогодней зимою в Геттингене он простудился, лежал с высокой температурой, и к нему пришел поболтать приятель Буркхардт Друде, сын известного физика Пауля Друде. После всякой всячины заспорили о квантовых вещах.
Гейзенберг (историкам): Он сказал: «Я не верю ни слову в этих твоих россказнях о несуществовании электронных орбит… Если бы ты имел очень хороший микроскоп, например, работающий на гамма-лучах, почему бы ты не смог увидеть орбиту?» Я подумал: «А вообще говоря, это правда. Гамма-микроскоп обладал бы нужной разрешающей силой». Помню, впал в беспокойство. Это замечание ужасно смутило меня. Но потом я о нем забыл…
Теперь, через два года, все вспомнилось. Друде-младший придумал сверхчуткий микроскоп взамен логических доводов. Он повел себя как Диоген у Пушкина в полемике с Зеноном: «Движенья нет, сказал мудрец брадатый. Другой смолчал и стал пред ним ходить». Увеличительный прибор на гамма-лучах, хоть и практически неосуществимый, в принципе не противоречил законам оптики. Конечно, обычный свет для фотографирования электрона не годился: длина волны любого из видимых цветов для этого слишком велика. Океанская волна не споткнется о песчинку и потому не укажет наблюдателю, где песчинка находится. Но гамма-лучи радиоактивных ядер соизмеримы по длине волны с электроном-частицей. Они могут его засечь. А в мысленном эксперименте можно взять сколь угодно коротковолновое гамма-излучение и сколь угодно точно отметить положение летящего в атоме электрона. Отчего же и вправду не увидеть под гамма-микроскопом электронную орбиту?
Гейзенберг знал: энергичный гамма-квант собьет электрон с пути, и дальше нечего будет фотографировать. Но теперь он мог об этом думать в терминах нового закона природы. В мысленных опытах со сверхмикроскопом предлагалось ведь ТОЧНО измерять ОДНОВРЕМЕННО и положение, и скорость электрона — только это значило бы наблюдать орбиту. Однако ясно было, что не избежать неопределенности в координате: длина волны гамма-луча хоть и очень мала, но не равна нулю, и это ставит предел точности в измерении положения. И неопределенности в скорости не избежать: в тот самый момент, когда гамма-квант засекает электрон, он непоправимо нарушает его движение. Надо было убедиться, что обе неопределенности подчиняются выведенному Соотношению.
Уже на ощупь — без точного анализа — все получалось правильно: стремление поточнее узнать, где электрон, заставляло брать гамма-квант с волной покороче, а чем короче волна, тем энергичней квант, а чем он энергичней, тем сильнее искажает скорость электрона. Словом, уменьшение одной неопределенности приводило к увеличению другой. Но надо было, чтобы безукоризненный анализ подтвердил: да, произведение неопределенностей даже в идеальном опыте не может сделаться МЕНЬШЕ кванта действия.
…Разумеется, Гейзенберг не сомневался, что все проделал с должной полнотою. А услышал на мартовской дороге, что в одном пункте допустил небрежность (с действующим отверстием микроскопа), в другом — допустил путаницу (смешал саму скорость с ее неопределенностью), в третьем… Унизительно было сознавать, что он ничего не может возразить. И ничто не шло на ум, кроме беспомощно растерянного «а Паули это одобрил».
Ему бы сразу повиниться! А он стал оскорбленно сравнивать длину взметнувшегося кнута с размером своих промахов. Нашел, что слишком длинен кнут, и замкнулся в плохо скрытом негодовании.
Но с Бором так нельзя было себя вести: Бор понял бы и оценил негодование в ответ на свою неправоту, как это уже бывало. А тут вся правота была на его стороне — очевидная научная правота. Прочее не имело значения. И под приветливым небом того памятного дня они как-то нехорошо расстались — в еще большем разладе, чем накануне внезапного отъезда Бора в Норвегию.
Гейзенберг (историкам): Внутренне я был чуть ли не в бешенстве от этой полемики, и Бор уходил тоже заметно рассерженный, потому что сумел распознать мою реакцию, хотя я старался внешне ее не выдать.
Оскар Клейн потом объяснял:
— Восхищение Бора способностями Гейзенберга было почти безграничным, и то, что тот оказался не на высоте анализа проблемы, явилось для него гнетущим открытием. А Гейзенберг, возвращаясь в Копенгаген, знал, что там, у черной доски, ему еще предстоят решающие испытания. Облака уже наползли на утреннюю зарю. И сквернее всего, что Паули не поможет их рассеять. Во-первых, он в Гамбурге, и во-вторых… похоже, он тоже принял бы теперь сторону Бора как это уже сделал на мартовской дороге верный боровский оруженосец Оскар.
В критике Бора не чувствовалось хрупких мест. И это подавляло. А ведь Бор наверняка сказал не все — просто не успел выразить еще и то свое недовольство, к которому он, Гейзенберг, как раз и готовился заранее.
— Я хотел вывести все из матричной механики, и потому мне не нравилось привлекать к этой проблеме волновую теорию.
И он знал: то, что ему это не нравилось, не могло понравиться Бору. Однако он уверен был, что обезоружит Бора. Но теперь эта его уверенность пошатнулась. Вынужденный сутью дела прибегнуть к волнам — иначе не описать гамма-микроскопа, — он обошелся с ними без должной тонкости. И вместо того чтобы разоружить Бора, сам его вооружил.
Он возвращался на Блегдамсвей в дурном настроении.
Вспоминая те мартовские дни 27-го года всего через нять месяцев после того, как они отошли, Бор и Паули в своей изустной летописи на Лаго ди Комо не ощущали их отодвинутости в историю — в завершенное былое. Для них они были былью, которая быльем еще не поросла.
Голос Бора:
— Ты поймешь, как непросто это далось мне — сказать про такую работу, что для публикации она еще не созрела…
Голос Паули:
— Понимаю. Трудно откладывать утреннюю зарю.
Голос Бора:
— Но едва ли ты знаешь одну маленькую подробность происшедшего, ту крайнюю черту, до которой все докатилось. Если Вернер и станет рассказывать о ней, то когда-нибудь позже, думаю — не скоро. Для этого. надо очень повзрослеть. Так что пусть это будет пока между нами…
Гейзенберг (тридцать шесть лет спустя — Томасу Куну): Через несколько дней мы снова встретились в Копенгагене, и Бор втолковывал мне, где я был не прав, и пытался объяснить, что в таком виде печатать статью не следовало бы. Помню, как это кончилось: у меня брызнули слезы — я разрыдался, потому что просто не сумел вынести давления Бора. Все это было крайне неприятно…
Голос Паули:
— Настоящими слезами?
Голос Бора:
— Настоящими, детскими… Но разве я мог поступить иначе?
Когда Крамерс острил, что квантовым победам сначала радуются, а потом от них плачут, он не думал, будто хотя бы однажды его острота материализуется в подлинных — соленых и горьких — слезах. И чьих слезах!..
Бор никому не рассказывал, как он повел себя в ту минуту. А если и рассказывал, то никто не поделился в своих воспоминаниях его рассказом. Видна горестная озадаченность на его лице. Наверное, он подошел к плачущему и рукою в мелу потрепал русую голову: «Ну не надо, не надо, я больше не буду…» А вслед за тем без перехода: «Но ты поправишь все, что нужно, ладно?»
Гейзенберг: …Спустя несколько дней мы согласились, что статья может быть опубликована, если подвергнется исправлению в определенных местах, и я должен признать, что это были крайне важные улучшения… В конце я сделал примечание, что обсуждал свою работу с Бором и что результатом этих дискуссий явились существенные изменения в тексте.
Слезы высохли быстро. И рукопись не увлажнили. Однако ее публикация отложилась почти на месяц: только 23 марта 1927 года статья о Соотношении неопределенностей ушла в печать.
Для Гейзенберга испытания кончились.
Теперь испытания начинались для его современников. И для всех последующих поколений теоретиков и экспериментаторов, философов и дилетантов, волнуемых устройством природы и устройством нашего знания. Им предстояло — каждому в каждом поколении заново! — примирять естественные традиции своего человеческого макромышления с самым непредвиденным законом природы.
