Глава 1. Квантовая механика - квантовые чудеса

Мария Васильева 6
  Охранник Дмитрий Пряхин, двадцатишестилетний парень без особого образования и устремлений в жизни, только второй день выполнял свои служебные обязанности в Институте теоретических проблем микромира на Ленинских горах. Дима абсолютно ничего не смыслил ни в физике, ни в микромире. Правда, вахту при входе в здание нёс со всей ответственностью, до тех пор, пока движимый любопытством не покинул свой пост. В этот вечер он был в замешательстве, от обилия молодёжи, толпившейся в коридорах здания, а в актовом зале уж и подавно: негде упасть было яблоку. Помещение оказалось забито просто битком, а у дверей толпились те, кто по собственному легкомыслию не успел занять место. И несмотря на это, студенты различных учебных заведений города Москвы, а также заинтересованные деятели науки всё прибывали и прибывали.

- Простите, девушка, а из-за чего весь сыр-бор? – поинтересовался Пряха (так попросту звали Диму друзья и знакомые) у одной из студенток, потому что изрядно был удивлён тем ажиотажем, с которым молодежь сегодня стремилась к знаниям.
- Мы все пришли на лекцию профессора Вересова Николая Степановича о квантовой магии, - с крайне серьёзным видом пояснила студентка в очках.
- Ну и шуточки у вас! – обиженно проворчал Дима, понимая этот ответ, как издёвку и считая, что девушка, видимо, просто решила над ним посмеяться.

Однако взгляд его упал на объявление, где красочными буквами под улыбающейся физиономией профессора было написано, что лекция по квантовой магии Вересова Николая Степановича состоится сего числа в актовом зале в 18.00.
- Совсем эти учёные с ума посходили, - пробубнил невнятно снова охранник, но всё-таки решился, красуясь своей униформой и пользуясь служебным положением, протиснуться сквозь строй студентов и заглянуть в зал, чтобы послушать: о чём идёт речь.

- Спор Эйнштейна и Нильса Бора, - говорил профессор, стоящий за кафедрой (слегка полноватый, но всё-таки ещё моложавый и подтянутый брюнет с умными карими глазами, в очках и в костюме классического покроя), - начавшийся ещё в 20-х годах прошлого столетия продолжается и до сих пор в учёных трудах, и дискуссиях наших с вами современников. В 1920 году эти научные оппоненты впервые имели честь быть представлены один другому. Произошло данное событие в Берлине, и с той минуты каждый из них, лишь только взглянув на своего собеседника, ясно понял, что нашел в лице его достойного для себя противника по научным спорам. И это действительно было так, ведь ещё долгое время эти два талантливейших учёных без излишнего тщеславия, затаённой вражды и ожесточения парировали нападки друг друга, но движимые исключительно желаниям полнее понять таинственные загадки мироустройства.
 
Профессор взял паузу, чтобы перевести дыхание. Он налил из стеклянного графина воды себе в стакан и сделал несколько глотков. Любому преподавателю и лектору известно, что в аудитории, особенно в том случае, когда там присутствует огромное количество людей, трудно сдерживать своё волнение, ещё при этом блюсти достойный вид и сохранять сосредоточенность. Вересов читал лекции студентам, делал доклады на научных семинарах и симпозиумах вот уже двадцать лет, и каждый раз, честно говоря, заново волновался, как ребёнок.

Студенты, глядя на него, притихли. Некоторые из них пытались конспектировать, усердно записывая что-то в своих тетрадях торопливым почерком. Иные просто сидели и внимательно слушали. Были и такие, кто пришёл сюда просто ради любопытства, чтобы взглянуть на «новоиспечённую звезду», про которую в последнее время среди студентов, преподавателей и исследователей в научных кругах ходило много слухов и толков. Некоторые считали его сумасшедшим, другие – опасным мечтателем. Но практические опыты, которые Вересова проводил в своей лаборатории Квантовой информации, начальником которой являлся, неумолимо доказывали, что его «колдовские штучки» далеко не так примитивны и смахивают на чудачества, как это кажется на первый взгляд. И тогда-то про него поползли весьма нелепые сплетни. Студенты в общежитии судачили, что он летает по ночам на метле. И посредством гипноза внушил недавно ректору МГУ, чтобы он изменил его учебное расписание.

Профессор глубоко вздохнул. Конечно, когда вокруг тебя несколько сотен незнакомых лиц, всё-таки очень трудно сконцентрироваться и взять себя в руки. Отвлекает любой шум и шорох, кто-то перешёптывается между собой, один толкает другого локтем, третий безжалостно шуршит фольгой из-под шоколадки.

- В чём суть спора этих двух величайших учёных? – после паузы продолжал Николай Степанович, - Попробую объяснить это вкратце и доступным языком. Эйнштейн считал, что законы нашего мира незыблемы и в них нет места различного рода чудесам. Нильс Бор же, попросту говоря, верил во всё необычное и в квантовую магию.
Что такое квант? Это маленькая порция энергии, которая вытворяет самые настоящие чудеса. Есть определённые законы Вселенной, и вам кажется, что они вечны, непоколебимы и неизменны. Но это весьма самонадеянная точка зрения, ведь существует и другая Вселенная. Будучи незримой и непонятой, на самом деле именно она определяет всё сущее. О ней-то и вели свою дискуссию Нильс Бор и Альберт Эйнштейн.
И скажу я вам, что именно споры этих двух великих учёных с дополнениями и комментариями некоторых участников Сольвеевского конгресса 1927 года дали толчок рождению квантовой физики – науки о невозможном.

Охранник Дмитрий, слушая всё это, просунув голову в дверь, пытался побороть себя и сосредоточиться. Он наморщил лоб и решил представить себе атомы и кванты, но у него ничего не получилось. Вернее, немного всё-таки получилось, потому что он явно видел что-то подобное на картинках в кабинете физики, когда учился в школе.
- Но причём здесь магия, убей не понимаю? - продолжал думать он.
 Когда Пряха изрёк эту глубокомысленную фразу, он интенсивно почесал в затылке.

- Поговаривают, что в дни проведения конгресса Эренфест передал Эйнштейну записку со странным содержанием, выведенную неразборчивым почерком, - продолжал в это время загадочный лектор, - в ней было написано: «Не нужно смеяться! Я слышал, что для сторонников квантовой теории в чистилище заготовлены уже специальные места. На том свете их будут заставлять денно и нощно слушать семинары о классических законах физики. Такое им придумано наказанье за отрицанье здравой логики и незыблемых правил, установленных во Вселенной».
В этой шутке выразилась вся соль разгоревшихся в конгрессе дебатов, ведь, по сути, теоретики квантовой физики покушались на нашу скучную реальность, в которой нет ничего непредсказуемого.

“Наивные люди! - парировал Эйнштейн. – Они ещё не знают, но смеяться последними будем мы!”
И великий учёный в последующую неделю потратил немало сил, дабы показать несогласованность, некорректность и несостоятельность, так называемой, копенгагенской интерпретации Бора. Правда придумать что-то столь умное, чтобы переубедить своих оппонентов, ему так и не удалось. Он пытался даже блеснуть красноречием, говоря: «Эта теория представляется мне бредом параноика, правда исключительно умного. Ведь из бессвязных обрывков мыслей, похоже, он сумел состряпать нечто потрясающе гениальное».
Однако, Эйнштейну на самом деле совсем не хотелось смеяться. А рассказавший столь остроумный анекдот Эренфест с каждым последующим днём всё больше убеждался, что мир атомов на самом деле так странен, непредсказуем и необъясним, как об этом вещал на весь мир Бор.

Дмитрий, устав морщить лоб и вдумываться в слова, оглядывал присутствующих в аудитории. Студенты – первокурсники вообще слушали профессора, открыв рот.
«Они что ли воображают, что каждое слово этого уважаемого зануды – чистое золото, - заметил про себя любопытный охранник, - а я бы получил большее удовольствие, сойдясь поближе с той симпатичной блондиночкой в пятом ряду. По-моему, так вполне зачётная тёлочка... Ах, жалко, что я раньше не подсуетился, чтобы занять местечко к ней поближе. Она бы мне может быть растолковала, что к нему… Или я ей». Нет, всё-таки эта лекция при всём желании, его абсолютно не увлекала. Упомянутая же девушка с упорством занималась рукописной деятельностью, старательно сокращая слова, чтобы поспеть за ходом мысли профессора, но так, чтобы в дальнейшем при чтении можно было понять суть, и видимо совершенно была не настроена вести беседы с охранниками.

Николай Степанович, как правило, в первой половине лекции освещал основополагающие мысли, на фундаменте которых выстраивал свой материал. И симпатичная блондиночка старательно фиксировала всё в своей толстой тетради, боясь, что не успеет записать что-то важное. А значит упустит случай дома спокойно почитать материал и подумать, разобрав все непонятные аспекты.

Какая-то компания весёлых молодых парней на задних рядах громко хихикала, привлекая к себе внимание, обсуждая с друзьям то ли странности профессора, то ли какие-то подробности своей личной жизни. Но на них сердито цыкнули впереди сидящие. Тогда один из парней встал и демонстративно вышел, расталкивая локтями толпившихся у входа.
- Эй, поосторожнее, - возмутился из принципа охранник Пряха, - дай полюбоваться на умного человека.
- Когда люди рассуждают о Вселенной, - продолжал в это время тот, - они обычно имеют ввиду огромные пространства, представить которые и вместить в своё воображение трудно, ибо измеряются они ни много, ни мало, а расстоянием, пробегаемым светом за миллиарды лет. Учёные достают свои радиотелескопы и напряжённо всматриваются вдаль, при этой размышляя о далёких галактиках, планетах и звёздах. В общем, обо всём том, что в той или иной степени окружает нашу старушку Землю. 
Но сейчас я веду речь совсем о другой вселенной. Она не больше, а в триллионы раз меньше нас и сравнимых с нами по размерам тел. Это мир уникален и впечатляющ тем, что обычные законы привычной Вселенной на него совсем не распространяются.
Рассматривая и изучая микромир, объекты которого в триллионы раз меньше привычных, мы приходим к выводу, что живут эти частицы совершенно по другим правилам. И полны они магии и чудес. Всё это реальность для форм, сравнимых по размерам с атомом, то есть имеющих величину лишь в десятимиллиардную долю метра. Частицы микромира ведут себя столь необычно, что учёным пришлось создать целые законы, чтобы описать их взаимодействие. Эти законы и составили основу квантовой механикой. И постулаты её по истине поразительны.
Электроны и фотоны, в отличие от материальных объектов, могут находиться в нескольких местах сразу, становиться невидимыми, с лёгкостью проходить через другие тела, и даже путешествовать во времени, изменяя прошлое. Это-то и казалось невероятным и вызывало споры, разгоревшиеся в начале прошлого века в то далёкое время, о котором я веду разговор.

Но давайте рассмотрим подробнее личность главного оппонента Бора, коей был уже мною не единожды упомянут в моём рассказе как главный участник дебатов, Эйнштейн. Это человек-титан, легенда двадцатого столетия. Личность, чья популярность почти не поддается описанию. В лондонском театре «Палладиум», где ему пришлось выступать однажды, дамы буквально падали в обморок в его присутствие. Это сравнимо только с тем, как реагируют в наше время на певцов и кинозвёзд. Такую популярность он получил после своих, прогремевших на весь свет открытий. К примеру, в 1919 году, когда в момент полного солнечного затмения подтвердились его прогнозы относительно изгибания светового луча, сделанные на основе выкладок общей теории относительности, это было настолько впечатляюще, что Эйнштейн превратился в звезду первой величины.
После своего триумфа он отправился с лекциями по Америке, где в Лос-Анджелесе с ним произошёл примечательный случай. На премьере знаменитого фильма «Огни большого города», великий учёный встретился с самим Чарли Чаплином. Увидев вместе двух «звёзд», присутствующие разразились восторженными криками и овациями. И тогда гениальный комик глубокомысленно изрёк: «Меня приветствуют по той причине, что я прост и понятен. Вас же, похоже, за то, что никто не в состоянии вас понять».

Эти факты я привёл к тому, - продолжал профессор, - чтобы стало понятно, насколько трудно было Бору в 1927 году вступить в противоборство с таким титаном, как Эйнштейн. В своё время эта звезда первой величины научного мира был новатором, но с годами превратился в скептика. Однако, мало кто из мира науки всерьёз решался с ним спорить. Автор «Теории относительности», он в своё время сильно удивил мир, но, как выясняется теперь, был далеко не всегда прав. И какими бы удивительными не казались его теории, мир, похоже, был и является ещё более фантастическим.

Профессор вновь налил себе воды из графина, залпом выпил два стакана и, переведя дух, продолжал.
- Да, авторитет этого человека был слишком огромен, чтобы кто-то мог поставить под сомнение его уважаемое мнение, пусть даже тот, кто спорил с ним, и выдвигал очень веские аргументы.
Роберт Оппенгеймер – отец атомной бомбы любил рассказывать о том, что оба оппонента (Эйнштейн и Бор) испытывали одновременно экзальтацию и мистический ужас, глядя на то новое и неизведанное, что им открывалось.
 
А теперь давайте снова вернёмся к вопросу: что же такое квант – меленькая порция магической энергии?
Квантовая физика доводит на нашего сведения, что находящийся в атоме на каком-то определённом уровне электрон, потеряв или приобретя квант энергии, мгновенно оказывается совершенно в другом месте, как по волшебству. При этом, он совсем не сверхбыстро перемещается, а как бы появляется на новом уровне, минуя промежуточные пункты. 
Такое поведение частицы не просто противоречит постулатам классической физики, а совершенно необъяснимо и как бы «даёт пинок» здравому смыслу. Представьте, как будто бы кто-то из нас находится в Москве и внезапно переместился, к примеру, в Нью-Йорк или на Гавайи. Что вы об этом подумаете?
Подобные свойства микрочастиц нелогичны, абсурдны, непостижимы, но что самое невероятное, чудовищным образом на практике подтверждаются, и отрицать данное совершенно невозможно. Подобное стало предельно ясно уже к началу 20-х годов прошлого столетия. Вот из такого замешательства, произошедшего в научном мире, и возникла дерзкая в своём отрицании всего устоявшегося, непредсказуемая наука – квантовая механика. 

Школьники, рассматривая свои учебники, и до сих пор часто видят на красочных картинках атомы с их ядрами и шустро вращающимися вокруг них электронами. Всё это напоминает Солнечную систему в миниатюре. И детям рассказывают, что из таких атомов строится материя, ведь подобная модель до сих пор не забыта. Однако, согласно новой теории, зримого образа данных «кирпичиков» мироздания существовать вообще не может. Это миф, фикция, как, похоже, и сама реальность, построенная не из материи, как принято утверждать, а из идеи, образа, мысли. Быть может именно об этом вещает нам Библия, говоря, что слово, которые являлось светом, было прежде всего. А что такое свет? По сути, квант – скромный герой нашего рассказа.

Но это ещё не всё. По прошествии семи лет после описываемых событий, Вернер Гейзенберг совершил ещё одно потрясающее открытие. Оно настолько противоречило здравому смыслу, что даже этот известный физик-теоретик, получивший заслуженное прозвище вундеркинда квантовой механики, не сразу смог осознать его значение. Постулат, который он сформулировал, получил в дальнейшем наименования «принципа неопределённости». Он провозглашал, что при попытке определить точную скорость частицы, следует забыть о возможности найти её местонахождение. Ибо это невозможно. И наоборот, зная её координаты, скорость её определить шансов нет. А это могло значить только, что написанное учёным уравнение, определяющее на языке математических знаков только что выраженное, доказывает: кванты стоят выше постулатов формальной человеческой логики.....

Продолжение здесь http://www.proza.ru/2015/11/10/2209