Ванна Архимеда: Краткая мифология науки (Ортоли, Витковски) - страница 47

В известном смысле она родилась из дискуссии о природе атома и элементарных частицах материи. Идея в общих чертах знакома всем. В центре шарик, вокруг — несколько колец. Вдоль одного из них вращается другой шарик, поменьше. Все вместе и есть атом. Эдакая миниатюрная Солнечная система, солнце которой — ядро, а планета-электрон удерживается на орбите силой электрического притяжения. Новозеландский физик Эрнст Резерфорд изобразил его в таком виде в начале XX века после знаменитого эксперимента, когда альфа-частицы (ядра гелия), бомбардирующие тонкий золотой лист, значительно отклонялись от прямолинейной траектории, а иногда и вовсе летели в прямо противоположном направлении, отбрасываемые назад ядрами атомов золота. Уже через семь лет эта модель дышала на ладан, а в конце 1920-х ее благополучно похоронили, хотя до сих пор о ней рассказывают в школе и она остается прочно связанной с привитыми нам представлениями об атоме. Почему же «квантовый» атом, который должен был прийти на смену, так и не вышел за пределы узкого круга специалистов? Именно потому, что его нельзя представить себе, пользуясь привычными образами. Физик Фриц Рорлих справедливо заметил, что «в языке нет слов для квантового мира». Нет и подходящих картинок. Как изобразить нечто, походящее то на волну, то на частицу, а чаще всего — ни на то ни на другое и нисколько не напоминающее что-либо знакомое нам по повседневному опыту? Это невозможно и, более того, прямо противоречило бы традиционному механистическому образу планетарной модели.

Электрон — ни волна, ни частица, — равно как и вся другая составляющая материи, после 1930 года описывается «волновой функцией» (ψ), указывающей, что он как-то проявляет себя в некоей области пространства с более или менее заметной вероятностью. И только в момент наблюдения, то есть измерения, эта волновая функция, представляющая собой каталог, или суперпозицию, всех возможных состояний электрона, как будто сводится к одной-единственной возможности, или к одному единственному состоянию. Физики называют это явление редукцией вектора состояния, и именно оно ответственно за парадокс кота Шрёдингера.

Австриец Эрвин Шрёдингер (1887–1961) — один из пионеров квантовой механики, потрясшей всю физику XX века. Он был философом в не меньшей степени, чем физиком, и считал, что целью всякой науки и показателем ее ценности является ответ на вопрос «Кто мы такие?». Обладая необыкновенно плодотворным умом, в 1944 году он написал книгу «Что такое жизнь?», оказавшую глубокое влияние на создателей молекулярной биологии. Путем аализа связей микроскопического и макроскопического он пришел к гипотезе, что атомы наследственности представляют собой апериодические кристаллические структуры. Среди читателей его книги были и будущие первооткрыватели двойной спирали ДНК.