Фото: Макс Планк в 1920-е годы
Суть работы четко выражена в предисловии: «В этой статье я хочу кратко и элементарно изложить, почему я не считаю метод квантовой механики в принципе удовлетворительным. Однако в то же время я хочу заметить, что никоим образом не собираюсь отрицать того, что эта теория представляет выдающийся, в известном смысле даже окончательный шаг в физическом познании. Мне представляется, что эта теория будет содержаться в более поздней примерно так, как геометрическая оптика в волновой оптике: связи останутся, но основа будет развита и соответственно заменена более широкой» (Эйнштейн, 1966b, стр. 612).
Текст, написанный в 1948 году, ясно показывает, что взгляды Эйнштейна, высказанные им во времена Пятого и Шестого Сольвеевских конгрессов, за прошедшие двадцать лет не изменились, несмотря на впечатляющий прогресс квантовой механики в эти годы.
Эту точку зрения автор статьи подтвердил в письме Мишелю Бессо от 24 июля 1949 года: «Мое неприятие статистической квантовой теории связано не с количественной ее стороной, а с тем, что к настоящему времени полагают, будто бы такой подход является окончательным в своей основе для фундамента физики» (Эйнштейн — Бессо — 2, 1980, стр. 22).
Летом 1949 года Альберт Эйнштейн не раз возвращался к мыслям о квантовой механике, стараясь сформулировать свое отношение к новой науке всё более точно и понятно. Как обычно, первым читателем новых формулировок был Мишель Бессо. В письме от 16 августа 1949 года Эйнштейн пишет своему старому товарищу: «Я убежден в том, что принципиальная статистическая теория, несмотря на ее большие успехи, сути вещей глубоко не затрагивает и что необходимо опираться на общий принцип относительности: обобщение гравитационных уравнений пустого пространства» (Эйнштейн — Бессо — 2, 1980, стр. 26).
Альберт Эйнштейн не собирался ограничиваться одним слушателем. Он решил еще раз объяснить свое отношение к квантовой механике всему научному миру, к тому времени явно утратившему интерес к позиции автора теории относительности, еще недавно считавшегося бесспорным авторитетом в теоретической физике. Вскоре представился и подходящий случай проинформировать научную общественность: 70-летие Эйнштейна решили отметить специальным томом «Библиотеки современных философов». Книга получила название «Альберт Эйнштейн — философ-ученый» и вышла в свет в 1949 году (Einstein — phylosofer, 1949). Ее хотели выпустить точно к юбилею Эйнштейна — в марте, но издание задержалось, и том появился лишь к концу года. Принять участие в этом коллективном труде и тем самым выразить уважение юбиляру и его вкладу в современную науку вызвались двадцать пять крупнейших физиков и математиков первой половины ХХ столетия. Среди них Нильс Бор, Макс Борн, Луи де Бройль, Джеймс Франк, Курт Гёдель, Леопольд Инфельд, Макс фон Лауэ, Вольфганг Паули, Арнольд Зоммерфельд...
Сам юбиляр представлен в сборнике «Автобиографическими заметками» (русский перевод (Эйнштейн, 1967a)) и «Замечаниями к статьям» (русский перевод (Эйнштейн, 1967b)).
Именно об этой книге сообщал Эйнштейн Мишелю Бессо в том же письме от 24 июля 1949 года, которое мы уже цитировали: «Скоро должна появиться книга из серии „Современные философы“. В ней я защищаю милого господа бога против обвинения в его неизменном пристрастии метать кости» (Эйнштейн — Бессо — 2, 1980, стр. 33).
Подобных сборников, посвященных юбилею того или иного ученого, издавалось и издается немало, но я не знаю ни одного, в котором юбиляр возражал большинству коллег, о нем написавших. Только Эйнштейн позволил себе в заключительной статье сборника выступить против научной позиции, занятой авторами других статей. Правда, он рассмотрел только 17 из 25 присланных работ, но это не меняет его мнения о своих выдающихся коллегах: «Все они твердо убеждены в том, что загадка двойственной природы всех частиц (их корпускулярные и волновые свойства) нашла в принципе свое окончательное решение в статистической квантовой теории. По их мнению, крупные успехи этой теории свидетельствуют о том, что теоретически полное описание некоторой системы может содержать лишь статистические утверждения относительно измеримых величин этой системы. По-видимому, все названные выше физики придерживаются того мнения, что соотношение неопределенностей Гейзенберга (правильность которого, на мой взгляд, с полным основанием считается окончательно доказанной) убедительно свидетельствует в пользу того, что все мыслимые разумные физические теории должны иметь именно тот статистический характер, о котором говорилось выше» (Эйнштейн, 1967b, стр. 295).
Свое мнение патриарх теоретической физики определил однозначно: «Я твердо убежден, что существенно статистический характер современной квантовой теории следует приписать исключительно тому, что эта теория оперирует неполным описанием физических систем» (Эйнштейн, 1967b, стр. 295).
Теперь Альберт Эйнштейн не ставит под сомнение и не пытается с помощью мысленных экспериментов опровергнуть соотношение неопределенностей Гейзенберга. Он считает это соотношение правильным в рамках принятого в квантовой механике формализма. Весь квантово-механический формализм войдет, по его мнению, составной частью в любую разумную теорию.
Основное расхождение между Эйнштейном и большинством его выдающихся коллег, авторов статей юбилейного сборника, состоит в отношении к тому, что он считает высшей целью всей физики: «полному описанию реального состояния произвольной системы (существующего, по предположению, независимо от акта наблюдения или существования наблюдателя. — Прим. А. Эйнштейна)» (Эйнштейн, 1967b, стр. 296).
Квантовая механика не претендует на полное описание отдельной физической системы. Эйнштейн более осторожно формулирует этот тезис так: «Пытаясь рассматривать квантовотеоретическое описание как полное описание отдельных систем, мы приходим к неестественной интерпретации теории» (Эйнштейн, 1967b, стр. 300).
Вот если считать, что квантовая механика описывает не отдельную систему, а целый ансамбль систем, то эта «неестественная интерпретация» становится ненужной. Почему же никто из представителей квантовой механики не согласен с тем, что ее выводы относятся не к конкретной системе, а к их множеству? Ответ, по мнению Эйнштейна, прост: «Дело в том, что если статистическая квантовая теория не ставит перед собой задачи полного описания отдельной системы (и ее развития во времени. — Прим. А. Эйнштейна), то такое описание, очевидно, приходится искать где-то еще» (Эйнштейн, 1967b, стр. 300).
Где именно, Эйнштейн не уточняет, но ясно одно: не в кругу идей квантовой механики. Ибо в нее принципиально не заложены элементы полного описания системы. То есть достичь высшей цели всей физики — полного описания реального состояния произвольной системы — квантовая механика одна не может. И дальше автор теории относительности развивает эту мысль: «В будущей физике (при условии, если попытки построить полное описание физической системы увенчаются успехом. — Прим. А. Эйнштейна) статистическая квантовая теория будет занимать примерно такое же положение, какое занимает статистическая механика в рамках классической механики. Я твердо убежден, что развитие теоретической физики будет происходить именно так, но путь ее будет долгим и трудным» (Эйнштейн, 1967b, стр. 300).
В веере критических «Заметок к статьям» досталось и главному оппоненту юбиляра Нильсу Бору. Отмечая, что неправильно ставить теоретическое описание в непосредственную зависимость от актов эмпирических наблюдений, Эйнштейн пишет: «Тенденцию к подобному подходу можно, например, усмотреть в принципе дополнительности Бора, точную формулировку которого я так и не смог получить, несмотря на все мои усилия» (Эйнштейн, 1967b, стр. 302).
В статьях Макса Борна и Вольфганга Паули о работах юбиляра по физической статистике и квантам Эйнштейн без труда увидел «обвинение, высказанное самым дружественным тоном. Кратко его можно было бы сформулировать так: „Ярая приверженность классической теории“» (Эйнштейн, 1967b, стр. 302).
Не столько оправдываясь, сколько объясняя свою позицию, Эйнштейн называет «классической теорией» еще не созданную единую теорию поля, которая существует пока как программа. В таком случае, говорит юбиляр, его «с полным правом можно назвать непоколебимым сторонником этой программы» (Эйнштейн, 1967b, стр. 303).
В другом месте «Заметок о статьях» Альберт Эйнштейн назвал поиск реальности в физике «своего рода программой» (Эйнштейн, 1967b, стр. 302). Названными программами он руководствовался последние три десятка лет своей жизни.
***
После смерти Эйнштейна у многих его коллег сложилось представление, что автор теории относительности, отказывая квантовой механике в полноте, пошел по неверному пути и отдалился от магистрального направления развития физики. Роберт Оппенгеймер назвал последнее тридцатилетие жизни ученого «бесплодным» (Брайен, 2000, стр. 674).
Но с годами всё больше исследователей признают, что великий физик, возможно, был прав. Приведу только два авторитетных мнения. Поль Дирак в своих «Воспоминаниях о необычайной эпохе», по сути, соглашается с точкой зрения вечного оппонента Нильса Бора и Вернера Гейзенберга, считавшего их детище «теорией правильной, но неполной»: «Я не исключаю возможности, что в конце концов может оказаться правильной точка зрения Эйнштейна, потому что современный этап развития квантовой теории нельзя рассматривать как окончательный. Современная квантовая механика — величайшее достижение, но вряд ли она будет существовать вечно. Мне кажется весьма вероятным, что когда-нибудь в будущем появится улучшенная квантовая механика, в которой мы вернемся к причинности и которая оправдает точку зрения Эйнштейна. Но такой возврат к причинности может стать возможен лишь ценой отказа от какой-нибудь другой фундаментальной идеи, которую сейчас мы безоговорочно принимаем. Если мы собираемся возродить причинность, то нам придется заплатить за это, и сейчас мы можем лишь гадать, какая идея должна быть принесена в жертву. Таковы основные положения, связанные с фундаментальными уравнениями новой механики и с их интерпретацией» (Дирак, 1990, стр. 131).
В 1979 году академик Зельдович в статье, посвященной столетию Эйнштейна, подчеркивал: «На долгом и трудном пути познания природы мы снова и снова находим идеи, восходящие к Эйнштейну» (Зельдович, 1979, стр. 8). Мне думается, что эти слова не устарели и в XXI веке.
Литература
1. Bohr N. Diskussion mit Einstein über Erkenntnistheoretische Probleme in der Atomphysik // Paul Arthur Schilpp (Hrsg.). Albert Einstein als Philosoph und Naturforscher, S. 115–150. Stuttgart: W. Kohlhammer Verlag, 1951.
2. Einstein — Besso. Переписка А. Эйнштейна и М. Бессо 1903–1955 // У. И. Франкфурт (сост.). Эйнштейновский сборник 1975–1976. М.: Наука, 1978.
3. Einstein — Born. Albert Einstein — Hedwig und Max Born. Briefwechsel 1916–1955. München: Nymphenburger Verlagshandlung, 1969.
4. Einstein — phylosofer. Albert Einstein phylosofer-scientist. Ed. by P. A. Schillp // The library of the living phylosofers, v. 7. Illinois: Evanston, 1949.
5. Heisenberg W. Schritte über Grenzen. Gesammelte Reden und Aufsätze. München: R. Piper & Co. Verlag, 1971.
6. Hermann A. Die Jahrhundertwissenschaft. Werner Heisenberg und die Physik seiner Zeit. Stuttgart: Deutsche Verlags-Anstalt, 1977.
7. Kirsten — Treder. 1979. C. Kirsten und H.-J. Treder. Albert Einstein in Berlin. 1913–1933. Berlin: Akademie-Verlag, 1979.
8. Lewis G. N. The conservation of photons // Nature, 118 (2981). P. 874–875. 1926.
9. Mehra — Rechenberg — 6. Mehra, Jagdish; Rechenberg, Helmut // The Historical Development of Quantum Theory. Vol. 6, Part 1. New York, Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2000.
10. Бор Н. Дискуссия с Эйнштейном по проблемам теории познания в атомной физике // Избр. науч. труды в 2 тт. Т. II, с. 399–433. М.: Наука, 1971.
11. Борн М. Статистические теории Эйнштейна // Физика в жизни моего поколения. Сб. статей, с. 172–188. М.: Изд-во ин. лит-ры, 1963.
12. Брайен Д. Альберт Эйнштейн. Пер. с англ. Е. Г. Гендель. Минск: Попурри, 2000.
13. Гейзенберг Вернер. Физика и философия. Часть и целое. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит-ры, 1989.
14. Дирак П. Воспоминания о необычайной эпохе. Сб. статей. Пер. с англ. Н. Я. Смородинской / Под ред. и с посл. Я. А. Смородинского. М.: Наука, 1990.
15. Зельдович Я. Б. Альберт Эйнштейн, его время и творчество, с. 5–8 // Природа. 1979, Т. 3 (763).
16. Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. Пер. с англ. В. И. и О. И. Мацарских / Под ред. А. А. Логунова. М.: Наука, 1989.
17. Эйнштейн А. Автобиографические заметки // Собр. науч. трудов в 4 тт. Т. IV, с. 259–293. М.: Наука, 1967a.
18. Эйнштейн А. Замечание о квантовой теории. Выступление в дискуссии на 5-м Сольвеевском конгрессе // Собр. науч. трудов в 4 тт. Т. III, с. 528–530. М.: Наука, 1966a.
19. Эйнштейн А. Замечания к статьям // Собр. науч. трудов в 4 тт. Т. IV, с. 294–315. М.: Наука, 1967b.
20. Эйнштейн А. Квантовая механика и действительность // Собр. науч. трудов в 4 тт. Т. III, с. 612–616. М.: Наука, 1966b.
21. Эйнштейн — Бессо — 2. Переписка А. Эйнштейна и М. Бессо. 1903–1955. У. И. Франкфурт (сост.) // Эйнштейновский сборник. 1977, с. 5–72. М.: Наука, 1980.
Источник: Евгений Беркович, «Троицкий вариант — Наука» № 1(295), 14 января 2020 года
Нет комментариев