Эйнштейн во времени и пространстве. Жизнь в 99 частицах - Сэмюел Грейдон
В 1913 году Бор предложил новую модель атома, усовершенствовав модель Резерфорда, и тем самым положил начало новой эре в развитии квантовой механики. Во время своего пребывания в Англии Бор лично познакомился в Манчестере с Резерфордом – фантастическим экспериментатором и очень дружелюбным человеком. В 1911 году Резерфорд предложил свою модель атома, согласно которой электроны вращались вокруг ядра по орбитам, находящимся от него на произвольных расстояниях. Из этого следовало, что в процессе своего движения электроны должны терять энергию, постепенно приближаясь к ядру, и в конце концов столкнуться с ним. Проблема состояла в том, что на самом деле такого не происходит. Другими словами, атом в модели Резерфорда был нестабильным, тогда как в природе атомы достаточно стабильны. В модели Бора электроны в атоме, напротив, могут находиться только на определенных орбитах – “энергетических уровнях”, – но не в промежутках между ними. Электрон способен приобретать или терять только определенное, дискретное количество энергии, а получая или теряя энергию, он “перескакивает” с одного энергетического уровня на другой. Модель Бора прекрасно описывала стабильное поведение атомов.
Эйнштейн назвал работу Бора проявлением “наивысшей музыкальности в области мысли”[236]. Более того, он слегка позавидовал опубликовавшему ее автору. По крайней мере, одному знакомому ученому он признался, что когда‐то у него самого была подобная идея, но он не осмелился опубликовать ее. В 1916 году Эйнштейн использовал модель атома Бора как основу для цикла работ, посвященных субатомному миру, и в них он сделал неожиданное открытие, которое повлекло за собой переосмысление самого понятия реальности.
Если бомбардировать атом фотонами, то есть частицами света, он поглотит некоторое их количество, увеличив при этом свою энергию, а потом испустит фотоны, высвобождая энергию. Считалось, что фотоны, испускаемые атомом, вылетают во всех направлениях одновременно. Эйнштейн показал, что испущенный фотон обладает импульсом, то есть испускается в определенном направлении. Но он также понял, что невозможно сказать, в каком именно направлении и в какой момент будет испущен конкретный фотон. Можно только рассчитать вероятность того, что он полетит в определенном направлении в определенный момент, и это самое большее, что можно сказать. Все решает случай. Идея о том, что случайность может быть неотъемлемой частью Вселенной, грозила поколебать понятие причинно-следственной связи, на котором, по сути, базировалась физика, в том числе и общая теория относительности. Более того, подобное предположение вообще угрожало поколебать идею познаваемости Вселенной.
Тем весенним днем в Берлине между Бором и Эйнштейном возник спор о вероятности и причинно-следственной связи. Эйнштейн выступал против тезиса о том, что случайность заложена в фундамент мироздания, Бор же настаивал, что единственно верный путь – руководствоваться физическими результатами и отказаться от возведения в догму причинно-следственных связей. Ни одному из них не удалось переубедить собеседника.
Во второй раз они встретились в Копенгагене три года спустя. Эйнштейн возвращался из Швеции, Бор приехал на вокзал встретить его, и они сели в трамвай, чтобы добраться до дома Бора. По пути они так увлеклись беседой, что проехали свою остановку. Осознав ошибку, они вышли и сели на трамвай, который следовал в противоположном направлении, однако опять заговорились и пропустили нужную остановку. Так они несколько раз проехали туда и обратно, пока наконец им не удалось сойти там, где было нужно.
Бор и Эйнштейн переписывались достаточно редко, но когда все же обменивались письмами или в очередной раз встречались, то сразу погружались в обсуждение квантовой механики или спорили об истинной природе вещей. Их научные споры длились так долго и были такими горячими, что, когда в 1955 году, в эпоху возросшей атомной угрозы, Эйнштейн послал Бору письмо не про физику, а с просьбой подписать декларацию в защиту мира, оно начиналось словами: “Не хмурьтесь заранее!”[237][238]
Споры, однако, ничуть не мешали взаимному уважению и не уменьшили их симпатию друг к другу. “Эйнштейн был невероятно милым человеком, – писал Бор в конце своей жизни. – И добавлю, что даже теперь, спустя годы после его смерти, я все еще вижу перед собой его улыбку, очень особенную улыбку, выражающую одновременно понимание, сопереживание и дружелюбие”[239].
49
Кмоменту присуждения Эйнштейну Нобелевской премии коллеги номинировали его шестьдесят два раза, а среди ученых, которых номинировал на премию он, восемь стали нобелевскими лауреатами. По общему мнению, награда сильно запоздала.
Одной из причин, почему Эйнштейну долго не присуждали премию, была настроенность Нобелевского комитета вообще против работ по теоретической физике, предпочтение отдавалось работам, в которых представлялись экспериментально проверяемые результаты. Считалось, что теория относительности не подтверждена экспериментально и вообще довольно странная. То, что Эйнштейн был евреем, несильно влияло на нежелание присуждать ему премию. Нобелевский комитет продолжал воздерживаться от признания теории относительности даже после успешной экспедиции Эддингтона по наблюдению за солнечным затмением. Премию 1920 года присудили швейцарскому физику Шарлю-Эдуарду Гийому за открытие аномалий в никелевой стали, а в 1921 году премии в области физики не удостоился никто. Решили, по‐видимому, что лучше вообще никого не награждать, чем награждать Эйнштейна.
Однако репутацию и известность Эйнштейна нельзя было долго игнорировать. В 1922 году ему все же присудили задним числом премию за 1921‐й, а премию за 1922 год получил Нильс Бор. Но за теорию относительности Эйнштейн Нобелевскую премию так и не получил – ее присудили ему за открытие явления фотоэлектрического эффекта[240], который лег в основу современной концепции корпускулярной природы света. Это открытие само по себе было достойно награды, но то, что Нобелевский комитет отметил фотоэффект и не отметил теорию относительности, было оскорбительно[241].
Эйнштейн на церемонии вручения премии в Швеции не присутствовал. В июне 1922 года его друг Вальтер Ратенау, министр иностранных дел Германии, был убит членами ультранационалистической антисемитской организации. Полиция посоветовала Эйнштейну затаиться или даже на время покинуть Берлин, поскольку стало известно, что его имя значилось в списках людей, за которыми охотились сторонники нацистской партии. Поначалу он не принял всерьез это предупреждение и в августе даже демонстративно согласился участвовать в крупном пацифистском митинге, стоя
