Ключът на Соломон

XLIX

Ето че старата фотография, на която Айнщайн и Бор вървяха рамо до рамо, бе върната на полицата, но неканените гости продължиха да я съзерцават с възхищение, сякаш този малък къс хартия всъщност представляваше портал във времето и им позволяваше да надникнат в 1927 г. и случилото се на прочутия пети Солвеевски конгрес.

Последните думи на Томаш заинтригуваха Мария Флор преди всичко, защото бе свикнала със здравия му разум, а не с мистични фантазии.

— Вселената е едно цяло? — учуди се тя. — Какво искаш да кажеш?

Историкът направи жест във въздуха, сякаш за да обхване пространството в кабинета и извън него.

— Всичко, което виждаме наоколо, е просто илюзия — отвърна той. — Частиците са свързани помежду си, макар и да изглеждат разделени от пространството и времето. Това е илюзорно, всички неща са едно цяло, въпреки че ние ги виждаме различни. Петият Солвеевски конгрес поставя началото на това велико научно откритие, което все още остава неизвестно за широката публика.

Мария Флор се бореше да възприеме идеята. Подобно обяснение й се струваше толкова шокиращо, че ако го бе чула от някой друг, нямаше да повярва.

— Това има ли нещо общо с разкриването на загадките, оставени от мъртвия директор на ЦРУ?

— Така мисля.

— Тогава какво толкова важно се е случило на тази конференция?

Томаш бавно протегна ръка и взе една от книгите на лавицата. Творбата бе на немски, със заглавие Die Ableitung der Strahlungsgesetze, с автор Макс Планк.

— Както вече ти разказах в Лисабон, квантовата теория възниква през 1900 г. от едно странно изявление на Макс Планк, свързано с излъчването на енергия от черните тела — припомни той. — Онова, което ученият по-късно нарича "отчаян акт" да се опита да обясни необяснимото, е допускането на възможността светлинните източници да излъчват енергия на "порции", или кванти. Идеята била толкова екстравагантна, че никой не я взел на сериозно. — Томаш посочи друга книга на рафта, тази на Айнщайн. — С изключение на този господин. При проучванията си върху фотоелектричния ефект, проведени през 1905 г., Айнщайн развива идеята на Планк и установява, че светлината не съществува в цялостна форма, а се излъчва на "порции" частици — т. нар. кванти.

— Всичко това ми го обясни онзи ден в лабораторията на "Гулбенкян".

— Така е — съгласи се той. — Но е важно да припомня тези две първи открития, за да разбереш онова, което ще ти кажа. Забележи, че като говорели за енергия и "порции", или кванти, Планк и Айнщайн изненадващо създали квантовата теория. Това е голяма ирония, тъй като до смъртта си и двамата вярвали, че реалността е различна от описаната в теорията, която двамата установили.

Мария Флор поклати глава.

— Какво означава това? Нима не вярвали в откритието си?

Историкът посочи снимката на Айнщайн и Бор.

— Истинските последствия от тези две открития стават ясни едва през 1927 г. по време на петия Солвеевски конгрес — обясни той. — Все пак Айнщайн и Планк били класически учени, убедени, че действителността съществува извън нас, че съществува, независимо от присъствието ни и за всичко случващо се има някаква причина и предопределена цел, сякаш Вселената е гигантски механизъм, при който всяко събитие има своя произход и универсална причинно-следствена връзка. В началото те предположили, че квантовата хипотеза ще се окаже предизвикателство за класическите възгледи, но не подозирали, че тя ще предизвика революция.

— Тогава кога е настъпила пълната промяна?

— Нека не бързаме. — Томаш посочи дребничкия мъж, който се разхождаше по брюкселската улица с Айнщайн. — След като Планк и Айнщайн дали началния изстрел, на сцената излязъл този симпатяга. Датчанинът Нилс Бор заминава през 1912 г. за Манчестър, за да работи с Ърнест Ръдърфорд — физика, който година по-рано бил открил планетарната структура на атомите. Обаче имало проблем, който Ръдърфорд не успявал да разреши. Състои се във факта, че според уравненията на Нютон и Масуел, след като изразходват енергията си, електроните, които орбитират около атомното ядро, трябвало непременно да паднат в него за една милиардна част от секундата. Само че това не се случвало в реалния свят. Как да си обяснят тази мистерия? Бор се заел с въпроса и смело пренебрегнал уравненията на Нютон и Максуел — нещо немислимо по онова време. Той се вдъхновил от идеята за квантите, за да установи, че съществуват ограничен брой орбитали, които електроните могат да заемат, и когато губят енергия, те преминават чрез квантови скокове от по-голяма към по-малка орбитала, докато стигнат до минимална такава и не могат да продължават повече, което означавало, че не изпадат в ядрото на атома. Датският физик направил изчисления и прогнози, които последователните експерименти изцяло потвърдили, доказвайки, че моделът е истински.

— Това ли е обяснението за стабилността на атомите?

— Точно това. Проблемът е, че като разнищил тази загадка, Бор повдигнал други, по-важни въпроси.

След като върна книгата на Макс Планк на мястото й, историкът взе от лавицата други две книги на немски — Quantentheorie und Philosophic: Vorlesungen und Aufsatze[53] на Вернер Хайзенберг, и Geist und Materie[54] на Ервин Шрьодингер.

— Последствията от откритията на Бор внесли смут сред физиците. Нищо от това не се връзвало с познатата теория и учените осъзнали, че е нужно да се развие нова теория, която да обясни експерименталните наблюдения. Предизвикателството било прието от ученик на Бор през 1925 г. Младият немски физик Вернер Хайзенберг се усамотил на германския остров Хелголанд и се заел с изучаването на спектралните линии[55], породени от квантовите скокове на електроните. След няколко дни той съставил числова матрица, основаваща се единствено на връзките между наблюдаваните признаци. По този начин Хайзенберг, който по-късно разчитал на помощта на Макс Борн и Паскуал Йордан, за да завърши тази задача, се превръща в основоположник на квантовата механика, способна да прави прогнози, които съответствали с проведените наблюдения и до момента нямали задоволително обяснение. Така започнала втората квантова революция.

Директорката на старческия дом посочи втората книга.

— Каква била ролята на Шрьодингер?

— Той се включил почти по същото време. Луи дьо Броил бил вдъхновен от двойствената природа частица — вълна на светлината и предположил, че материята също би могла да бъде вълна. Идеята първо се харесала на Айнщайн и след това на Шрьодингер, който смятал, че понятието за вълната щяло да елиминира смущаващите квантови скокове, предположени от Бор, тъй като вълните представляват непрекъснати потоци. По време на конференция относно предположението на Дьо Броил физик на име Питър Деби отбелязал, че вълновата физика по принцип разполага с вълново уравнение, което я описва. Като чул това, Шрьодингер си помислил, че е възможно да създаде уравнение, което да обясни квантовите вълни, и запретнал ръкави. Той развил механиката на квантовите вълни в края на 1925 г. и публикувал своето прочуто уравнение през 1926 г.

Мария Флор разлисти бележника на приятеля си и посочи символа , който той бе нарисувал в Лисабон.

— Това ли е уравнението, отнасящо се до вълновата функция?

— Именно — потвърди Томаш. — Шрьодингер изобразил вълновата функция с буквата пси. Айнщайн го поздравил и се запалил по вълновата механика на вълновата функция. Шрьодингер осъзнал, че неговото уравнение описва същата действителност на механиката на матриците, съставена от Хайзенберг. Истински шок.

— Значи, ставало въпрос за една и съща механика.

— Не. Били различни механики, които обаче описвали една и съща действителност. Объркващото било, че засягали очевидно противоположни нейни аспекти. Механиката на Хайзенберг си служела с матрична алгебра и се занимавала с частици, представяйки квантови скокове, нарушената причинност и непостоянството в атомния свят, докато механиката на Шрьодингер използвала вълнова механика и описвала вълни, като показвала цялостно развитие, причинност и постоянство. Формата и съдържанието им изглеждали различно, но и двете давали правилни отговори на едни и същи въпроси. Били технически еднакви, макар и да представяли по различен начин физическата действителност.

— Странно е — отбеляза тя. — Как е възможно и двете да са точни, щом представят реалността по толкова различни начини? Реалността или е последователна, или не, причинна или не, или има последователно движение, или квантови скокове…

— Вълна или частица.

Думите на Томаш, изречени с усмивка, прозвучаха познато на Мария Флор.

— Нима отговорът е в експеримента с двата процепа?

— В този експеримент се съдържа цялата загадка на квантовия свят — потвърди той. — Шрьодингер някак си разбрал, че неговата вълнова функция има сериозен проблем. Къде точно е вълната? Известно е, че вълните не се намират на едно и също място, най-общо казано, те са загадка, която пренася енергия. Той предположил, че вълновата функция например е свързана с разпределение на електричен заряд — нещо като облак, който се носи в пространството. Според него в действителност съществували само вълни. Само че това описание нарушавало границите на скоростта на светлината. Освен това то не обяснявало феномени като закона за излъчването на енергия на Планк, фотоелектричния ефект и ефекта на Комптън[56], кои го могат да бъдат изведени само при съществуването на частици. Затова бързо станало ясно, че тази теория не била вярна.

— Тогава кой е верният отговор? От какво в крайна сметка е направена квантовата вълна?

— Както вече ти обясних в Лисабон, това е голяма загадка. Щом вълновата функция не представлява реални вълни в триизмерното пространство, тогава какво е тя? Дори днес тази тема поражда объркване. Най-приемливият отговор е даден от Макс Борн, вдъхновен от понятието за призрачното вълново поле, въведено от Айнщайн. Той казва, че уравнението на Шрьодингер се занимава с вероятностни вълни. Това означава, че уравнението само предлага вероятност материята да се появи в която и да е част от вълната. Цената на това решение очевидно е поставянето под съмнение на истинското съществуване на вълната и детерминистичните причинно-следствени връзки. Дори по-лошо — веднага след това се намесва и Нилс Бор, който намеква, че до момента на наблюдението електронът не съществува. Между отделните измервания един електрон не съществува извън абстрактните възможности, предоставени от вълновата функция. Тоест не само уравнението на Шрьодингер не отрича непоносимите квантови скокове, с които неговият създател смятал, че се е справил, но и вълната не съществува!

Мария Флор се разсмя.

— Предполагам, че Шрьодингер не е останал никак доволен…

— Доволен ли? По дяволите, тези заключения били същинска бомба! — възкликна историкът. — Те напълно противоречали на Нютоновата класическа физика и здравия разум. Няколко месеца по-късно, през 1927 г., Хайзенберг усложнява нещата, като установява принципа на неопределеността, според който точното определяне едновременно на позицията и скоростта на една частица не е възможно. Когато се посочи точната скорост, позицията буквално не съществува и обратното. Не е възможно да се предвиди изминатият и бъдещият път на една частица, тъй като, по думите на Хайзенберг, "пътят е налице единствено когато го наблюдаваме".

— Отказвам да повярвам в това. Той просто е искал да каже изминатият път на частицата е неизвестен…

— Не, Флор. Нещо повече. Този път наистина не съществува. Разбираш ли какво всъщност е обявил Хайзенберг? Наблюдението кара позицията на частицата да съществува!

Мария Флор зяпна.

— За бога!

— През същата година Бор формулира принципа на допълнителността, според който електронът, светлината или всеки един квантов обект е частица или вълна в зависимост от провеждания експеримент, но никога не с двете неща едновременно. С други думи, действителността се създава според типа експеримент. "Квантовият свят не съществува — заявява Бор. — Има само едно абстрактно описание на квантовата механика". Както се досещаш, подобно твърдение шокирало учените, свикнали да вярват в съществуването на действителността, независимо от наблюдението и в детерминистичните причинно-следствени връзки. Уравнението на Шрьодингер, принципът на неопределеността на Хайзенберг, принципът на допълнителността и квантовите скокове на електроните в атомния модел на Бор докарали физиците до нервна криза.

Мария Флор посочи снимката на Айнщайн и Бор, крачещи рамо до рамо по улицата.

— Значи, тогава започнал този дуел…

— През октомври 1927 г., на петия Солвеевски конгрес, се събрали най-великите физици в света, за да обсъдят тези смущаващи открития и философското им значение. Шрьодингер се чувствал съкрушен от неочакваните последствия, породени от неговото уравнение, и вече се разкайвал, че го е съставил. Планк и Дьо Бройл клатели невярващо глави, а Айнщайн… о, Айнщайн бил сразен! В началото той одобрил идеята за вълната и дори предположил съществуването на т. нар. "призрачно поле", служещо като вълна, но се съмнявал в хипотезата, че природата е вероятностна, и преди всичко отказвал да повярва, че реалността не съществува обективно. Айнщайн обвинил Бор и неговите поддръжници в избягване на физическата реалност и написал: "Не мога да понеса мисълта, че един електрон, изложен на лъч светлина, избира по своя собствена воля момента и посоката на своя скок".

— Ами идеята, че един електрон има свое мнение, наистина е странна…

— Свободната воля на електрона е просто израз, разбира се. Айнщайн оспорвал твърдението, че нещата се случват без предопределена причинност, и по-специално, че реалността няма обективно съществуване и зависи от акта на наблюдение. Но е факт, че експериментите, принципът на неопределеността и уравнението на Шрьодингер показват, че нещата имат вероятностна природа с променлива същност, която зависи от формата на наблюдението й. Ето така тези две позиции — класическата и квантовата — се сблъскали на петия Солвеевски конгрес, предизвиквайки сериозно и необратимо разцепление в света на физиката.

— Аха, трябва да е било епична война — усмихна се тя. — Кои били силите на фронта?

— От едната страна застанали класическите физици — доказали се учени, които вярвали, че действителността съществува, независимо от акта на наблюдение и всичко е предопределено от причинно-следствените връзки. Тази група, оглавявана от Айнщайн, включвала Планк, Шрьодингер и Дьо Бройл. От другата страна на барикадата застанало новото поколение квантови физици — младежи, които защитавали тезата, че наблюдението създава частично реалността и поведението на материята не е детерминистично, а напълно вероятностно. В лагера на тази необикновена идея се откроявали млади революционери като Хайзенберг и Паули, водени от Бор и подкрепяни от един от най-възрастните физици — Борн.

Мария Флор посочи към фотографията на Айнщайн и Бор, крачещи един до друг.

— Значи, тогава се е състоял дуелът, за който спомена преди малко.

— Точно така — кимна Томаш, докато връщаше извадените от лавицата книги по местата им. — Двамата се впуснали в дълга дискусия относно природата на реалността. Началото на този сблъсък в Брюксел било поставено, когато Борн и Хайзенберг се представили официално, като накрая открито и предизвикателно заявили, че квантовата механика е завършена теория. Това означава, че била пълна и според тях никое бъдещо откритие не би променило нейните основни характеристики. Като чул това, Айнщайн се разсмял. Запитан от Еренфест за причината, той споделил: "Смея се на тяхната наивност". Ръкавицата била хвърлена. Айнщайн не говорил по време на официалните сесии. Нарушил мълчанието си само за да отиде до дъската и да нарисува схема на експеримента с двата процепа, привличайки вниманието върху факта, че ако вълновата функция се разпространява в пространството и нейният колапс е мигновен, това означава, че когато са наблюдавани, появяващите се на екрана частици нарушават границите на скоростта на светлината. След това отново мълчал по време на сесиите. През следващите дни обаче Айнщайн се присъединявал към колегите си на закуска в хотел "Метропол" и изтъкнал проблеми, които показвали, че освен непълна, квантовата теория била противоречива и следователно — грешна. Бор го слушал внимателно и след като през деня разговарял насаме с Хайзенберг, Борн и Паули, на вечеря той предложил подробно обмислено решение на тези проблеми. Този дебат започнал на конференцията в Брюксел и продължил няколко години.

— Но за какво точно спорили те?

— Основната теза на Айнщайн се заключавала в това, че светът съществува, независимо от нас и всичко има своите причинно-следствени връзки. Щом принципът на неопределеността и експериментите показват, че реалността не съществува обективно, то не е, защото е непременно създадена от наблюдението, а поради факта че инструментите за наблюдение влияят на самото наблюдение, или защото има все още неоткрити променливи величини, които обясняват странното поведение на материята. Колкото до вероятностната вълна от уравнението на Шрьодингер, тя е резултат от нашите ограничени познания. Материята не се появява внезапно и случайно в произволна точка на вълната; някаква сила я е накарала да се позиционира там и фактът, че не знаем каква е причината, не означава, че всъщност не съществува причина. Вероятностното поведение е просто илюзия, създадена от неспособността ни да видим причинно-следствените връзки на микрониво. Само че реалността не е вероятностна, а определена, защото Господ не играе на зарове.

— Има логика…

— Да, но подчертавам, че уравнението на Шрьодингер и принципът на неопределеността всъщност не твърдят това, нито пък опитите го доказват, както сама видя в Лисабон с експеримента с двата процепа. Смятам, че когато експериментите и математическите изчисления противоречат на здравия разум и интуицията, опитите и математиката винаги печелят. Затова, като чул думите на Айнщайн, че Господ не играе на зарове, Бор отвърнал: "Айнщайн, не казвай на Господ какво трябва или не трябва да прави". Бор имал предвид, че реалността е такава, каквато е, а не каквато ние си я представяме. Всички необясними явления не се случват заради ограниченията на нашето наблюдение, а защото реалността наистина е произволна. Ако не виждаме определена причина за някои квантови събития, то не е, защото не ни е известна, а защото тя всъщност не съществува. Частиците могат да правят квантови скокове без определена причина, която да ги задължава. Още по-лошо — нашата действителност не съществува, ако не бъде наблюдавана. Така както Бор заявил, че "квантовият свят не съществува" и че "една независима действителност в общоприетия физичен смисъл не може да бъде приписана на феномен или на акта на наблюдение", Хайзенберг обяснил, че "атомите или елементарните частици не са реални; те формират свят на потенциални възможности", а Паскуал Йордан изяснил, че актът на наблюдение не просто "смущава" измервания квантов обект — той създава този обект. Тогава Бор заключил, че щом квантовата физика не шокира човек истински, то значи, той всъщност не я е разбрал. Този, който я проумява, не може да не остане смаян.

— Тези две перспективи наистина не могат да се спогодят — призна Мария Флор. — Как завършил дебатът?

Погледът на Томаш отново попадна върху снимката на Айнщайн и Бор.

— Познай кой от двамата спечелил.