Сумбур квантовой физики в Берлине двадцатых годов
24 апреля 2023 г.
Сложись история ключевых открытий минувшего века иначе, новое тысячелетие могло бы стать совершенно другим, полагает автор популярного "руководства по квантам" Эрнст Петер Фишер (Ernst Peter Fischer). Ведь Макс Планк (Mаx Plank), благодаря которому произойдет настоящий переворот в мире физики, мог посвятить себя музыке или филологии. Однако юный Планк выбрал именно то, от чего ему профессор Филипп фон Жолли (Philipp von Jolly) настоятельно советовал отказаться.
Будущего обладателя одной из Нобелевских премий 1918 года ученый уверял, что в конце XIX века в сфере теоретической физики "белых пятен" практически не осталось, дескать, и открывать-то больше нечего, рассказывает Эрнст Петер Фишер в своей новой книге "Звездный час физиков. Эйнштейн, Бор, Гейзенберг и глубины мироздания" (Die Stunde der Physiker. Einstein, Bohr, Heisenberg und das Innerste der Welt), опубликованной издательством C.H.Beck. В ней физик, историк и публицист знакомит читателя с "золотым десятилетием" берлинского периода в области физики и рассказывает, как квантовая теория из экстравагантной идеи стала одной из самых полных физических моделей Вселенной.
Двадцатые годы в Берлине: сумбур в мире физики и мастерская ученых-новаторов
Сегодня, оглядываясь на минувшее столетие, снабдившее человечество как несомненно полезными (мобильная связь, медицинское оборудование, солнечные батареи), так и невероятно опасными новшествами (ядерное оружие, атомная энергетика), Эрнст Петер Фишер обращает внимание на чрезвычайно плодотворное десятилетие (вплоть до 1932 года) минувшего века, когда в столице Германии с большим энтузиазмом творили друзья Макс Планк, определивший новую неделимую величину (квант), и Альберт Эйнштейн (Albert Einstein), автор легендарно-скандальной теории относительности.
К их разработкам присоединились и другие ведущие физики мира (будущие обладатели Нобелевской премии), работающие в Копенгагене и Геттингене: автор модели атома датчанин Нильс Бор, создатели квантовой механики Вернер Гейзенберг (Werner Heisenberg), Вольфганг Паули (Wolfgang Pauli), Эрвин Шредингер (Erwin Schrödinger), британец Поль Дирак и будущий создатель атомной бомбы американец Роберт Оппенгеймер. С 1918 по 1933 год немецкие ученые получили шесть из 16 Нобелевских премий по физике.
Физики восхищались открытиями коллег, но и критиковали друг друга нещадно. Озадаченным бывал даже теоретик-бунтарь Эйнштейн: когда стало известно, что наша галактика - Млечный путь - в необъятном пространстве, окружающем Землю, далеко не единственная, ученый, как рассказывают очевидцы, был явно обескуражен. По словам датского физика Бора, объединившего атомарную и гуманную ("человеческую") сферы воедино, в драме под названием "мироздание" человечество выступает не только в роли зрителей, но и принимает активное участие в ее создании, "барахтаясь" при этом в "безбрежном море вариантов", читаем в книге профессора Фишера.
Все происходящее относительно, заявлял Эйнштейн, находится в постоянном движении, то есть изменчиво, нестабильно, так же, как и неизвестное будущее, "идущее" нам навстречу. И каким оно будет, зависит от того, из каких компонентов и насколько креативно каждый из нас его "составит", убеждал физик своих коллег-оппонентов - Бора и Гейзенберга. Так, в спорах и дискуссиях рождались открытия, на основании которых появилась новая область в науке - квантовая механика.
Конгресс в Брюсселе: групповой портрет с дамой
В начале прошлого века знаменитые Сольвеевские научные конференции, названные в честь их организатора, бельгийского ученого Эрнеста Сольвея, проходят раз в три года в Брюсселе. В книге Эрнста Петера Фишера - на черно-белом снимке - светила науки, открывшие миру едва уловимые (для непосвященных) микроскопические единицы, именуемые "электронами и фотонами". На жаркие дискуссии о них в Брюссель в 1927 году были приглашены самые светлые умы начала XX века - ученые, радикально изменившие представление о физике.
Показательно, что на запечатленной для потомков фотографии среди участников столь значимого события лишь одна представительница прекрасного пола - Мария Склодовская-Кюри. В то время она - единственный ученый, награжденный Нобелевской премией дважды: в области физики (в 1903 году) и в области химии (в 1911 году).
На самой первой конференции, состоявшейся в 1911 году, Мария Кюри, Эйнштейн и Макс Планк делали доклад о "Теории излучения и квантов", в 1913 году на повестке дня была "Структура материи", в 1921 году (из-за войны - без участия ведущих в то время ученых-физиков из Германии) - "Атомы и электроны". В 1927 году количество участников (и стран, в число которых вернулась Германия), как и научных открытий, увеличилось.
Последняя (предвоенная) конференция, посвященная структуре и свойствам атомного ядра, состоится в 1933 году. "Отцы квантов" проникнут в глубины физики и мироздания, совершив невероятный квантовый скачок, который, впрочем, не только станет настоящей революцией физики и естествознания в целом, но и будет иметь совершенно непредсказуемые, и даже фатальные (сверхмощное ядерное оружие) последствия для человечества, напоминает автор книги.
Наука, религия и коэффициент благодарности
Долгое время ученые были уверены, что природе "квантовые скачки" не свойственны. И все же: могут ли кванты помочь ответить на главный вопрос - как появились пространство, материя? Что такое свет (озарение) и "темная материя" (тьма)? Есть ли Всевышний? Перевороту в физике предшествовал переворот в сознании самих ученых. Так, глубоко религиозный Макс Планк провел немало бессонных ночей, прежде чем признаться своим родным, что стоит на пороге либо величайшего открытия, либо полного абсурда - об этом рассказывают записи в дневнике его сына Эрвина.
Религия и наука дополняют друг друга, уверен автор книги. По отдельности они просто не существуют, подчеркивает физик и убежденный католик. Снова и снова наука отсылает нас к божественному началу законов мироздания, рассуждает Фишер. Со времен эпохи Просвещения стало очевидным, что кроме научно доказуемых фактов все же существуют и иные. "И это - духовные ценности", - говорит он. Свой тезис Эрнст Петер Фишер подкрепляет высказыванием Макса Планка о том, что люди религиозные - с богом изначально, ученые же приходят к нему в конце своего пути. "В тот момент, когда на них находит озарение и они вдруг понимают, как устроен атом, их преисполняет чувство благодарности. И кого они благодарят за это? Создателя!" - подытоживает Фишер.
Смотрите также: