Начиная работу над этой статьей, я вспомнил время, когда мы, ученики средней физико-математической школы, услышали об эпохе создания современной физики, о бурных дискуссиях Сольвеевских конгрессов, о борьбе идей, в которой рождалась новая картина мира. Имена творцов науки ХХ века: Планка, Эйнштейна, Бора, Гейзенберга, Шредингера, Паули — звучали как призыв к дерзаниям. Мы преклонялись перед великими и мечтали вслед за ними устремиться на поиски порядка и закона в хаосе экспериментальных данных.
Несовершенные фотографии первой половины ХХ века, даже в сочетании с полиграфией популярных изданий, все же донесли до нас образ физика-мыслителя со спокойным большим, немного вытянутым, «лошадиным» лицом, с умными, все понимающими глазами. Нильс Бор действительно был философом, который искал ответы на вечные вопросы бытия, изучая явления окружающего нас физического мира.
Его интерес к философии закладывался с самого детства. Нильс и его брат Харальд, известный математик, выросли в семье профессора Копенгагенского университета, члена Датской академии наук, физиолога Кристиана Бора. Особый дух этой семьи создавал как раз отец и его друзья, в первую очередь философ Харальд Хеффдинг. У них Нильс учился вгрызаться в суть вещей, искать то, что прячется за внешними формами. Еще будучи студентом Копенгагенского университета, Нильс со своими приятелями, тоже слушателями семинара Хеффдинга, создал философский клуб под названием «Эклиптика». Среди его членов были физик, математик, юрист, психолог, историк, энтомолог, лингвист, искусствовед… Отличие научных языков и подходов не было помехой для юношей, искавших ответы на вопросы о соотношении Провидения и свободы воли, о познаваемости мира. По свидетельству Леона Розенфельда, друга и биографа Бора, Нильсу «было около 16 лет, когда он отверг духовные притязания религии и его глубоко захватили раздумья над природой нашего мышления и языка». Эти вопросы не оставляли ученого всю жизнь.
А его жизнь, конечно, была посвящена физике. Но не той физике, которая останавливается на формальной констатации факта или математической записи соотношения между физическими величинами. Его всегда занимала причина, внутренний механизм, «то, как устроен мир на самом деле», а не то, как его можно правдоподобно описать. Его главные успехи в отыскании связи между фактами, которые до него никто не связывал: он видел общее в торможении частиц в среде и в ослаблении света; в величине заряда ядра атома и периодичности свойств химических элементов таблицы Менделеева. Эти очевидные для сегодняшних студентов-физиков положения в начале ХХ века были отнюдь не очевидными, и для их подтверждения требовался тщательный анализ множества фактов. Ранние работы Бора легли в основу метода, которым физика живет и по сей день, — когда гипотеза, выдвинутая для объяснения каждого известного факта, исследуется, проверяется, нет ли в ней противоречий, и логическая стройность возникающей теории является главным критерием ее истинности, какой бы странной она при этом ни казалась.
Так же создавалась и планетарная модель атома. Казалось бы, как замечательно и красиво! Подобно планетам, вращающимся вокруг Солнца, электроны в атоме Бора вращаются вокруг ядра, — кто будет возражать против такого? Да еще после опытов Резерфорда по рассеянию альфа-частиц на ядрах золота, показавших, что материя в основном сосредоточена в компактных ядрах, расположенных на значительных расстояниях одно от другого. Однако возникает противоречие с классической теорией излучения: вращающийся по орбите электрон должен излучать электромагнитную волну и, следовательно, терять энергию, а в результате — «упасть» на ядро. Решение на первый взгляд просто: надо «запретить» электрону излучать при движении по орбите. Но это и есть революция естествознания: признание того, что законы микроуровня отличаются от законов мира больших масштабов! В этом нужно убеждать, а значит, подбирать доказательства из опытов по электричеству, магнетизму, спектроскопии и так далее, нужно также пояснить, где простирается граница между микро- и макромирами и как законы микромира перетекают в классические законы.
Бор это делает, но не просто строит физическую теорию, он получает философский принцип — Принцип Соответствия: «новая» теория должна сопрягаться со «старой», и это сопряжение должно быть досконально прослежено шаг за шагом.
Еще один философский принцип Нильса Бора — Принцип Дополнительности. Возник он, в частности, из попыток описать странное поведение света: то как волны в опытах по дифракции, то как частицы в опытах по фотоэффекту. Свет, таким образом, поддается описанию с помощью двух классических образов, но только абсолютно несовместимых! И Бор возводит это в принцип: явление должно быть описано с разных сторон, пусть и противоречивым (с точки зрения привычных представлений) образом. Ведь «как бы далеко за пределами возможностей классического анализа ни лежали квантовые события... регистрировать получаемые результаты мы вынуждены на языке обычном». Для описания истинной реальности нужен образный язык особой силы, работу физика над его созданием Бор сравнивает с творчеством поэта — и тот и другой ищут образы, отражающие реальность: «Поэт тоже озабочен не столько точным изображением вещей, сколько созданием образов и закреплением мысленных ассоциаций в головах своих слушателей». Но физическая реальность у Бора отличается от поэтической. Это не внутренний мир поэта, а единство взаимосвязанных фактов и явлений природы, для его описания нужны понятия, взаимно дополняющие друг друга. Размышляя о принципах квантовой теории как о единой системе представлений, он пишет: «Для меня это вовсе не вопрос о пустяковых дидактических уловках, но проблема серьезных попыток достичь такой внутренней согласованности в этих представлениях, которая позволила бы надеяться на создание незыблемой основы для последующей конструктивной работы».
Возможно, это самое важное открытие науки ХХ века — открытие того, что мир природных явлений не может быть описан простыми понятиями, полученными нами из опыта, и закреплен в терминах классической науки. Мир, находящийся за гранью привычных масштабов, сложен для понимания: «Мы столкнулись с трудностями, которые лежат так глубоко, что у нас нет представления о пути, ведущем к их преодолению; в согласии с моим взглядом на вещи эти трудности по природе своей таковы, что они едва ли оставляют нам право надеяться, будто мы сумеем и в атомном мире строить описание событий во времени и пространстве на тот же лад, на какой это делалось нами обычно до сих пор». Чтобы его постичь, нужно уйти от привычек и стереотипов и постараться видеть мир незамутненным взором, взором ребенка.
И Нильс Бор успешно справляется с этим. Ему помогает прекрасно развитое чувство юмора. Напомню, например, его суждение о своем ученике, потерпевшем неудачу в науке: «Он стал поэтом — для физики у него было слишком мало воображения». Не менее известно и высказывание Бора об одной из физических теорий: «Нет сомнения, что перед нами безумная теория, но весь вопрос в том, достаточно ли она безумна, чтобы оказаться еще и верной!» В один из драматических моментов формирования новой квантовой теории, когда каждый участник дискуссии предлагал тот или иной аргумент, мысленный эксперимент или просто образ, призванный показать правоту той или иной точки зрения, Эйнштейн нашел замечательное по своей силе выражение: «Бог не играет в кости!» Вот уж, действительно, абсурд — представлять себе Творца, руководствующегося случаем, а ведь именно такой механизм квантовых явлений предлагала копенгагенская интерпретация. Нильс Бор парировал: «Но, право же, не наша печаль — предписывать Господу Богу, как ему следовало бы управлять этим миром!» Иллюстрацией парадоксального мышления Нильса Бора может служить его классификация «мыслей по глубине»: он считал, что утверждение тривиально и неглубоко, если прямо противоположное вздорно; если же и прямо противоположное полно смысла, тогда суждение нетривиально.
Философское осмысление открытых законов помогало Бору находить ответы на важные вопросы бытия. Так, соотношение неопределенностей Гейзенберга виделось ему физической основой ответа на вопрос, интересовавший его еще во времена «Эклиптики», — вопрос о свободе воли. Весь мир живых организмов, а также и психических явлений виделся ему подобным миру атомных частиц: и там, и там действуют единые принципы.
* * *
Когда Нильсу Бору было пожаловано дворянское достоинство в знак признания его научных заслуг, он должен был выбрать себе герб и девиз. Видя глубокие аналогии между восточной философией и представлениями той науки, которой он посвятил жизнь, Бор выбрал символ Тайцзы, выражающий взаимосвязь между противоположными первоначалами инь и ян, а в качестве девиза латинскую фразу «Contraria sunt complementa» («Противоположности дополняют друг друга»).