Под знаком кванта - Леонид Иванович Пономарёв

не может говорить о будущем науки без риска впасть в наивность или преувеличение. Можно легко доказать ограниченность научного метода в той области, где он неприменим, но нельзя предсказать всех его возможностей. Несомненно, что научный способ мышления — лишь одна из способностей человеческого сознания, которая, однако, до сих пор себя не исчерпала. Вполне вероятно, что в дальнейшем человек откроет новые способы познания окружающего мира и на этой основе лучше поймет свое место в нем. Но это новое, более совершенное знание почти наверное будет включать в себя как составную часть все главные достижения науки.

Остается только гадать, каким будет это новое знание: человек всегда может больше, чем умеет. Быть может, со временем в человеке с новой силой разовьется способность синтетического познания, отличавшая античных мудрецов, которая теперь почти угасла на фоне успехов научного анализа. Быть может, в дальнейшем интуиция из инструмента научного предвидения станет орудием научного доказательства. В этом нет ничего невероятного: ведь мы же доверяем глазу сортировщика алмазов, а он отличается от обычного только особой остротой в результате длительной тренировки. Может быть, точно так же со временем научатся воспитывать интуицию и добьются ее воспроизводимости у разных людей. Если это действительно удастся, то сами собой отпадут вопросы о неоднозначности научных понятий и вообще весь громоздкий аппарат логики. Последствия такой революции в мышлении предсказать невозможно.

В гипотезах о будущем науки недостатка нет: существует их полный спектр — от безудержного энтузиазма до самого мрачного пессимизма. Одни предрекают скорую гибель всей нашей цивилизации от неумелого пользования ею же вызванными силами. Другие верят, что человечество останется жить даже тогда, когда угаснет наше Солнце.

Но как бы ни развивалось человечество, оно всегда с удивлением будет обращаться мыслью в наш бурный и стремительный век науки, точно так же как мы теперь вспоминаем эпоху Возрождения и времена античных мудрецов.

«Всему присуща своя красота, но не каждому она видна.»

Конфуций

«Именно лучшую часть прекрасного нельзя передать на картине.»

Френсис Бэкон

ПОСЛЕСЛОВИЕ

С помощью колдовства герои старой сказки научились понимать язык птиц и зверей. Они сразу стали могущественнее, но вместе с тем и уязвимее: теперь они были в ответе за многое из того, чем ранее могли пренебречь по незнанию.

Когда дикие кочевники клеймили табуны раскаленным железом, они не знали, что спектр его излучения подчиняется формуле Планка. Купая лошадей, они не представляли себе молекул воды в виде уголка в 109°30^/. И, выходя йз реки, не подозревали, что загаром своих тел они обязаны фотонам.

Сейчас, тысячелетия спустя, в природе все осталось по-прежнему: солнце каждый день всходит на востоке, вода в реках замерзает при нуле градусов Цельсия, а раскаленный металл остывает по вечным законам термодинамики.

Только теперь мы обо всем этом знаем. Быть может, наше знание не сделало нас счастливее (ибо сказано: «во многой мудрости много печали»), но знание это необратимо, оно — элемент культуры, которая единственно отличает нас от первобытных пастухов. Поразительно и необъяснимо, каким образом чтение хороших книг — процесс нематериальный — неузнаваемо меняет весь облик человека: его речь, улыбку, выражение лица и глаз, даже походку и жесты. Совокупность знаний, которую мы называем культурой, настолько изменила образ жизни и систему ценностей цивилизованных народов, что многие даже склонны относить их к другому биологическому виду, чем те дикие прародители, от которых все мы произошли.

Сейчас вся эта огромная масса знаний грозит раздавить человечество, вызвавшее ее к жизни. Часто можно услышать сентенции о том, что наука зашла в тупик, погрязла в мелочах и растеряла свои великие идеалы. И слишком многие повторяют эффектные слова Элиота: «Мы забыли мудрость ради знания, мы утратили знания в потоке информации».

Подобные рассуждения очень импонируют людям усталым или разочарованным. Но вопреки безнадежности в хаосе фактов и мнений вдруг вспыхивает искра таланта, осветив на мгновение что-то очень простое и главное. Тогда все забывают свои сетования, споры по мелочам и молча разделяют восхищение перед новой истиной: как всякая совершенная красота, она редка, удивительна и обезоруживает своей недоказуемой силой.

Я хотел бы, чтобы все, кто дочитал эту книгу до конца, разделили со мной ту радость и то удивление, которые я сам когда-то испытал, узнавая впервые странный мир квантовой физики. И еще, я надеюсь, книга поможет: одним — избавиться от страхов новейшего знания и найти в нем опору среди многоликих смут нынешней цивилизации; другим — почувствовать хрупкость и неповторимость самого феномена жизни и принять свою долю ответственности за его сохранение на нашей единственной планете; а кому-то — понять свое место и предназначение «в этом прекрасном и яростном мире».

ОГЛАВЛЕНИЕ

Причинность и случайность, вероятность и достоверность 178

Научно-художественное издание

ПОНОМАРЕВ Леонид Иванович

ПОД ЗНАКОМ КВАНТА

Оформление художника В. Я. Батищева Иллюстрации О. О. Левенок

Заведующий редакцией Л. И. Гладнева Редакторы Е. К. Козлова,

В. А. Григорова

Младший редактор В. А. Кузнецова Художественный редактор Т. Н. Кольченко Технические редакторы И. Ш. Аксельрод, А. П. Колесникова

Корректоры Е. Ю. Рычагова, М. Л. Медведская

ИБ.№ 32804

Сдано в набор 25.11.88. Подписано к печати 25.10.89. Формат 84X108/32. Бумага тип. № 1. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 19,32. Усл. кр.-отт. 19,74. Уч.-изд. л. 20,47. Тираж 75 000 экз. Заказ № 1269. Цена 1 р. 70 к.

Ордена Трудового Красного Знамени Издательство «Наука»

Главная редакция физико-математической литературы 117071 Москва В-71, Ленинский проспект, 15

Ленинградская типография № 2 головное предприятие ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой Государственного комитета СССР по печати. 198052, г. Ленинград, Л-52, Измайловский проспект, 29.

NAUKA PUBLISHERS

Main Editorial Board for Literature on Physics and Mathematics

Leninski prospect, 15, Moscow 117071, USSR

UNDER THE SIGN OF QUANTUM

Leonid I. PONOMAREV, Prof. (Phys. & Math.)

I. V. Kurchatov Atomic Energy Institute, Moscow, USSR

READERSHIP: The book will appeal to any reader with a scientific bent who is intrigued by the triumphs of modern science, before which pale the fantasies of science fiction.

CONTENTS: Origins: Atom. Waves. Quanta. Spectra. Ions. Radiant Matter. Atoms, Electron, Waves. The Planetary Atom. Spectral Series. Photons. Pre-Bohr Times. The Bohr Atom. Post-Bohr Time. Teachings of the Ancients. Elements and Atoms. The Periodic Law. Ideas: Phenomenon, Image, Concept, Formula. Heisenberg’s Matrix Mechanics. Louis de Broglie. Matter Waves. Optical Mechanical Analogy. Schrodinger Equation. The Image of the Atom. Quantum Truth. Wave-Particle Duality. Uncertainty Relation. Complementarity Principle.