Эпизоды «Революции вундеркиндов»

Наука и жизньНаука

Эпизод восьмой: волны против матриц

Кандидат физико-математических наук, доктор естествознания (Германия) Евгений Беркович.

Вернер Гейзенберг и Нильс Бор с семьёй. Копенгаген, осень 1924 года. Фото: Архив Института Нильса Бора, Копенгаген.

«Всё-таки, Шрёдингер, вы должны понять...»

Макс Планк,
1928 год. Фото:
Архив газеты
«Züddeutsche
Zeitung».

Из Берлина путь Шрёдингера лежал во вторую «физическую» столицу Германии — в Мюнхен, куда его пригласили Зоммерфельд и Вин. Как и в Берлине, в баварской столице было запланировано два доклада: один — общий 23 июля 1926 года на заседании местной конференции Физического общества Баварии, другой — на следующий день в узком кругу на семинаре Зоммерфельда в университете. Ради того, чтобы дать возможность гостю из Цюриха выступить на конференции, её председатель астрофизик Роберт Эмден даже отказался от запланированного доклада об Эддингтоне и спутниках Сириуса. Выступления Шрёдингера не мог пропустить и Вернер Гейзенберг, специально приехавший в свой родной город из Копенгагена, где он тогда работал ассистентом у Бора. Конечно, пришёл на семинар и Вильгельм Вин, крайне скептически настроенный против зоммерфельдовской атомистики и гейзенберговских абстракций.

Начало выступления Шрёдингера понравилось даже его принципиальному оппоненту Гейзенбергу, который вспоминал: «Прежде всего Шрёдингер развернул математические принципы волновой механики на примере атома водорода, и все мы были восхищены тем, что с проблемой, которую Вольфгангу Паули методами квантовой механики удавалось разрешить лишь весьма сложными путями, теперь оказалось возможным изящно и просто расправиться обычными математическими методами»1.

Эрвин Шрёдингер.
Ориентировочно
1940-е годы.
Фото: Архив
Нильса Бора,
Американский
институт физики,
Нью-Йорк.

Но в заключительной части Шрёдингер стал излагать своё видение волновой механики, отрицающей саму суть квантовых эффектов — их дискретность. Ведь Макс Планк ввёл понятие кванта именно из предположения о дискретности излучения нагретого тела. Формула Планка с тех пор была точнейшим образом подтверждена экспериментом. Волновой механике, в отличие от матричной, вывести эту формулу не удавалось. На это обратил внимание Вернер Гейзенберг при обсуждении доклада Шрёдингера. Но его никто не услышал: «Вильгельм Вин очень резко ответил, что, хотя ему понятны мои сожаления по поводу того, что теперь с квантовой механикой покончено и о всякой чепухе типа квантовых скачков и тому подобном говорить больше не приходится, но упомянутые мною трудности, без сомнения, будут разрешены Шрёдингером в самое ближайшее время. В своём ответе Шрёдингер не был столь категоричен, однако и он остался при убеждении, что теперь разрешение всех перечисленных мною проблем в духе его подхода — только вопрос времени»2.

Чувствовалось, что Вин не забыл ещё, что Вернер провалил ему экзамен по физике три года назад, и хотя много воды утекло с тех пор в реке Изар, но отношение к создателю квантовой механики как к необразованному выскочке у профессора-экспериментатора осталось. В письме Шрёдингеру 23 октября 1926 года Вин так характеризовал создателя квантовой механики: «Гейзенберг принадлежит к тем юным физикам, которые настроены исключительно на теорию и об экспериментах не имеют ни малейшего понятия»3.

Гейзенберг вспоминал в одном из интервью, как реагировал Вин, в том учебном году ректор Мюнхенского университета, на критику доклада Шрёдингера: «Вилли Вин был просто фурия. <…> Он встал и чуть не вышвырнул меня из аудитории. Он сказал: „Молодой человек, вы ещё должны подучить физику, а пока будет лучше, если вы сядете“. Или что-то вроде этого. Он был вне себя»4.

Вернер Гейзенберг перед Лейпцигским физическим институтом. 1933 год. Фото Эдвина Уэлинга. Из книги: Christian Kleint, Gerald Wiemers (Hrsg). Werner Heisenberg in Leipzig 1927—1942. Akademie Verlag, Berlin 1993. 

Да что Вин! Даже Зоммерфельд, всегда поддерживавший своего ученика, не смог устоять перед красноречием автора волновой механики и согласился с ним. Правда, уже на следующий день он изменил своё мнение и в письме тому же Паули признавался: «Волновая механика, конечно, восхитительная микромеханика, но фундаментальные квантовые проблемы она не решает»5.

Немудрено, что Гейзенберг, проигравший диспут со своим главным оппонентом и его единомышленниками, сильно расстроился. В тот же вечер он написал письмо Нильсу Бору, рассказал о неудачной попытке отстоять истину и попросил о помощи.

Тяжёлое психологическое состояние юноши можно понять: он, привыкший уже к почёту и уважению коллег, теперь, словно нерадивый ученик, в своём родном городе на глазах у коллег получил позорную выволочку от нобелевского лауреата, как на беду ещё и ректора университета, Вильгельма Вина. Надо сказать, что Вин вообще не терпел физиков-теоретиков, особенно своего коллегу по университету Арнольда Зоммерфельда и его учеников. Гейзенберг вспоминал, как «Вилли Вин, будучи ректором университета, делал доклад об атомной физике и даже не упомянул имени Зоммерфельда. Все слушатели понимали, что так делать нельзя, потому что Зоммерфельд был очень знаменитым и очень хорошим физиком. Так что между этими двумя профессорами было много проблем, поэтому мой отец беспокоился, он видел, что люди типа Вина не любили теоретическую физику как науку»6.

Нильс Бор оценил положение, в котором оказался Вернер, и сделал всё, что мог, чтобы помочь своему ассистенту. Повод вскоре представился: отец Вернера, профессор Август Гейзенберг, поздравил Бора с избранием членом-корреспондентом Баварской академии наук. В конце письма он поблагодарил за заботу о сыне, который нашёл у Бора в Копенгагене не только работу, но и второй дом. Встречаясь нередко с Вильгельмом Вином, Август Гейзенберг, профессор того же философского факультета, ещё со времён злосчастного экзамена своего сына был наслышан об отсутствии у него перспектив в физике. Письмо Нильсу Бору заканчивалось словами: «Мы, родители, не можем так же быстро, как он сам, забыть, что он ещё совсем недавно вышел из детского возраста, и мы следим за его продвижением, возможно, с чуть большей заботой, чем следовало»7.

Вилли Вин,
ректор Мюнхенского
университета,
1926 год. Фото:
Архив жур​​​​​​нала
«Naturwissenschaften».

Письмо было отправлено 17 июля, ещё до выступлений Шрёдингера в Мюнхене, но Бор мог представить, насколько возросла озабоченность родителей судьбой сына после выходки Вина. Ответив Августу Гейзенбергу 4 августа, свежеиспечённый баварский академик не поскупился на похвалы Вернеру: «Мне не нужно Вам говорить, как высоко я ценю научное дарование и достижения Вашего сына. Несмотря на его молодость, ему удалось осуществить надежды, о которых раньше никто и мечтать не мог. Для учёного нет большего счастья, чем присутствовать при расцвете такого дара и по возможности его поддерживать. Кроме того, свежая и гармоничная личность Вашего сына дарит ежедневную радость быть с ним и вместе работать над общей целью»8.

Такая оценка шефа, без сомнения, подняла дух и родителей, и самого Вернера. У Августа Гейзенберга было немало поводов гордиться своим сыном. Один эпизод долго грел ему душу: однажды в коридоре университета Август повстречался с Зоммерфельдом, который шёл в сопровождении какого-то заграничного гостя. Профессор физики так представил гостю своего коллегу — профессора-византиниста: «Профессор Гейзенберг, отец того самого сына»9.

Между тем Вернер, немного остыв, через четыре дня после выступления Шрёдингера поделился с другом Паули своими впечатлениями: «Насколько приятен Шрёдингер лично, настолько удивительной нахожу я его физику: если его слушать, то переносишься на 26 лет назад. Шрёдингер выбрасывает за борт всё „квантовомеханическое“, а именно фотоэффект, франковские столкновения атомов и электронов, эффект Штерна–Герлаха и т. д., в таком случае нетрудно создать теорию. Но она не согласуется с опытом»10.

Душевная травма от того обсуждения доклада Шрёдингера была столь глубокой, что и через двадцать лет Гейзенберг возвращался к ней. В статье, опубликованной в журнале «Physikalische Blätter» в 1946 году, он вспоминал о тех событиях: «Когда Шрёдингер докладывал о собственных колебаниях сложных распределений зарядов, которые отныне могут считаться источником излучения, неожиданно поднялся В. Вин и с восторгом заговорил о том, что теперь, очевидно, тезис о квантовых скачках может быть заменён чем-то разумным и можно надеяться, что скоро удастся получить объяснение атомной физики с той же наглядностью, которая свойственна физике классической. Теоретики также с изумлением узнали, что здесь в первый раз наглядная картина излучающего атома привела к правильным значениям частот излучаемого света. В этот момент Зоммерфельд и автор этих строк вынуждены были выступить против заявленного В. Вином оптимизма. Они разъяснили, что каждая трактовка, не использующая квантовых скачков, связана с большими трудностями, и это вызвало оживлённые дебаты, в которых Вин почти как личное оскорбление воспринимал поведение любого, кто не был готов под полными парусами возвращаться в землю классической физики»11.

Эрвин Шрёдингер на берегу реки Лиффи, Ирландия. Ориентировочно 1940-е годы. Фото из книги: Walter Moore. Erwin Schrödinger. WBG, Darmstadt, 2012.

Ещё одним шагом Бора, вызванным письмом Гейзенберга, было приглашение Шрёдингера приехать в Копенгаген и выступить 11 сентября с докладом о своих последних работах. Как раз в этот день Гейзенберг должен был вернуться из отпуска. Официально приглашение исходило от Датской академии наук. Шрёдингер получил это письмо с задержкой, так как проводил остаток каникул в летней резиденции Вина в Миттенвальде. Договорились, что Шрёдингер приедет в Копенгаген в первую неделю октября, когда у него были свободные от лекций дни.

Эрвин охотно принял это приглашение, как принимал предыдущие. В ответном письме он подчеркнул, как высоко ценит приглашение патриарха квантовой физики: «Перспектива познакомиться с Вами, уважаемый коллега, и обсудить трудные и злободневные вопросы, которые мы принимаем так близко к сердцу, чрезвычайно радует меня, и я ещё раз сердечно благодарю Вас за то, что Вы любезно предложили мне эту возможность»

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Новые миры Новые миры

Юбилей высадки на Луну – повод задуматься, куда и зачем мы можем полететь еще

Популярная механика
Андрей Михайлов: «Эволюция людей похожа на одомашнивание самих себя» Андрей Михайлов: «Эволюция людей похожа на одомашнивание самих себя»

Футуролог Андрей Михайлов — о влиянии технологий на человеческие привычки

РБК
Месть хазарам Месть хазарам

Многим нравится именовать себя потомками строителей могучих империй

Дилетант
Главная роль Кэтрин Зета-Джонс Главная роль Кэтрин Зета-Джонс

Свою главную и самую сложную роль она играет не на сцене или в кино, а в жизни

Караван историй
Турецкий марш Турецкий марш

Военная мощь Турции неожиданно оказалась предметом большого интереса

Популярная механика
2 причины, почему нарциссы всегда возвращаются 2 причины, почему нарциссы всегда возвращаются

Зачем нарциссы возвращаются к своим бывшим снова и снова?

Psychologies
Старикам везде у нас почет Старикам везде у нас почет

Самые уважаемые автомобильные марки в современной России

Автопилот
Парус, лыжи, кошки, спиннинг… Парус, лыжи, кошки, спиннинг…

В кратер вулкана на лыжах и неделя «вне зоны действия сети»

Вокруг света
Два аспида не поделили червягу Два аспида не поделили червягу

Исследователи стали свидетелями битвы за добычу между двумя коралловыми аспидами

N+1
Хороший тон Хороший тон

Как добиться эффекта идеально гладкой сияющей кожи с помощью тональных средств

Лиза
6 простых правил, которые сделают тебя стройной к летнему сезону 6 простых правил, которые сделают тебя стройной к летнему сезону

Как терять вес, получая удовольствие от процесса?

VOICE
Кокни пацана Кокни пацана

«Джентльмены»: образцовый Гай Ричи в восьми сериях

Weekend
Что лучше, открыть окно или включить кондиционер? Что лучше, открыть окно или включить кондиционер?

Казалось бы, зачем использовать кондиционер, если можно опустить окно...

4x4 Club
Как выбрать складной стол для пикников: 5 важных правил и еще 5 полезных нюансов Как выбрать складной стол для пикников: 5 важных правил и еще 5 полезных нюансов

Собрали все параметры складных столов для пикников, имеющие значение

ТехИнсайдер
Константин Чайкин: Дело — время Константин Чайкин: Дело — время

История от создателя самых узнаваемых российских часов нового времени

Maxim
Прокладывая путь: как София Ионеску стала первой в мире женщиной-нейрохирургом Прокладывая путь: как София Ионеску стала первой в мире женщиной-нейрохирургом

София Ионеску — первая женщина-врач, которая провела операцию на головном мозге

Forbes
Александр Коршунов: «Вдохновение должно приходить в назначенное время» Александр Коршунов: «Вдохновение должно приходить в назначенное время»

Режиссер Александр Коршунов — о новом спектакле и театре «Сфера»

Монокль
Написано для Гали Написано для Гали

Последние дубы этой аллеи как охранники стоят на входе в сад...

Seasons of life
Помог случай Помог случай

Иногда в, казалось бы, безвыходных ситуациях может спасти случайный человек

Лиза
От утопии до ящика От утопии до ящика

Как советское телевидение замещало зрителям политику

Weekend
Только вперед Только вперед

Детские и недетские вопросы — от важности побыть одному до индульгенции границ

Psychologies
На одной волне На одной волне

Ученые разработали несколько инноваций для российского судостроения

Наука
Не стригись: эти продукты помогают, если волосы растут медленно и постоянно ломаются Не стригись: эти продукты помогают, если волосы растут медленно и постоянно ломаются

Как отрастить длинные волосы?

VOICE
Как арестовывали Даниила Хармса. Отрывок из книги Как арестовывали Даниила Хармса. Отрывок из книги

Глава из книги «Даниил Хармс. Жизнь человека на ветру»

СНОБ
Что делать, если вы придаете значение праздникам и годовщинам, а ваш партнер — нет Что делать, если вы придаете значение праздникам и годовщинам, а ваш партнер — нет

Что происходит, если ваши с партнером взгляды на даты и годовщины расходятся?

Psychologies
Издательский бизнес с энтузиазмом 1990-х: как Анна Штейнман управляет «Фантом Пресс» Издательский бизнес с энтузиазмом 1990-х: как Анна Штейнман управляет «Фантом Пресс»

Как Анна Штейнман открывала и вела издательский бизнес в 1990-х

Forbes
Планета Китай Планета Китай

Переезд в Поднебесную с детьми — личный опыт

Новый очаг
50 оттенков лития 50 оттенков лития

Репортаж из Центра энергетических технологий Сколтеха

Цифровой океан
Как восстановиться после травмы: книга о самопомощи для людей с ПТСР Как восстановиться после травмы: книга о самопомощи для людей с ПТСР

Почему после травмы часто возникают проблемы с контролем и безопасностью

Forbes
Если вы хотите завести питомца: 8 вопросов, которые стоит задать себе Если вы хотите завести питомца: 8 вопросов, которые стоит задать себе

Если вы подумываете о том, чтобы купить или взять из приюта животное, не спешите

Psychologies
Открыть в приложении