Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности

Знаменитое изречение Эрнеста Резерфорда гласит, что любую хорошую физическую теорию можно объяснить официантке. Вряд ли за сто лет официантки сильно поглупели, зато физика в объяснении картины мира зашла в глубокие дебри вероятности, покинув уютные и предсказуемые поля детерминизма. В течение жизни одного человека, например того же Резерфорда, учёные признали существование атомов, открыли их структуру, объяснили природу излучения фотонов и установили связь химических свойств элементов с их атомным строением. Однако главным прорывом этой физической революции стал принцип неопределённости, раз и навсегда ограничивший возможности наблюдателя микромира. Любая попытка одновременно измерить положение или скорость частицы невозможна, т.к. она как бы “размазана” в пространстве, превращаясь в математический объект, поэтому “заткнись и считай!”. Разумеется, эта странная, трудно представимая реальность немедленно расколола научный мир и усугубила разрыв теоретической физики с экспериментом, а также физики вообще – с обыденными представлениями человека о действительности. Книга Манжита Кумара рассказывает о том, как квантовая механика превратилась из смелой теории в научный канон, оспариваемый немногими, но гениальными одиночками.

Заинтересованному читателю следует поспешить: в полном соответствии с принципом Гейзенберга вы сможете узнать либо местонахождение, либо стоимость “Кванта”. С книжных полок её, кажется, смели со скоростью света, справедливо рассчитывая на качество издательской серии “Элементы”. И действительно, “Квант” представляется почти идеальным примером физического научпопа. История великих открытий сопровождается рассказом о главнейших действующих лицах эпохи: Планке, Эйнштейне, Боре, Гейзенберге, Шрёдингере, де Бройле, Паули, Дираке, Борне и других. В науку эти блестящие умы внесли столь же ценный вклад, как титаны Возрождения в скульптуру и живопись, и хоть Манжиту Кумару далеко до Вазари, портреты гениев у него получаются запоминающимися. Как правило, он выбирает одну-две яркие черты характера и выстраивает образ, не имеющий ничего общего с расхожими представлениями об учёных как занудных самоуглублённых интровертах. “Дуальный герцог” – это название главы о Луи де Бройле, и ведь лучше не скажешь о первооткрывателе корпускулярно-волнового дуализма, потомственном аристократе и мягком, застенчивом человеке, не имевшем твёрдости для отстаивания своих оригинальных теорий. Вольфганга Паули же читатель запомнит молодым повесой с кружечкой пива в Мюнхене и Геттингене, который вполне мог уничижающей критикой разнести работу коллеги, а затем на досуге сформулировать фундаментальное свойство атомного мира. Вернер Гейзенберг выглядел как сельский мельник, но именно в одном из уединённых походов на природу, которые он обожал, его впервые посетили гениальные идеи матричной механики. А любвеобильного Эрвина Шрёдингера неделя с любовницей в Альпах вдохновила на создание волновой теории атома: это было “позднее извержение эротического вулкана”…

Разумеется, центральным конфликтом книги стала интеллектуальная схватка двух лучших умов прошлого века – Альберта Эйнштейна и Нильса Бора. Будучи абсолютными противоположностями почти во всём, они, тем не менее, никогда не переносили остроту научной полемики на личные отношения, оставаясь друзьями всю жизнь. Эйнштейн, вечный беглец от правительств, повинностей и семейных уз, необыкновенно смелый, прямой и самоуверенный, и Бор, тихий, задумчивый, почти философ, доверяющий интуиции мудрец с трубкой – поразительно, что первый, революционер от науки, пытался отстоять постулаты классической физики, а второй решительно отринул старые представления о реальности. История квантовой механики в 1920-ых – череда непрерывных сражений двух титанов и их учеников и коллег (де Бройль и Шрёдингер на стороне Эйнштейна, Паули и Гейзенберг – лагерь Бора), завершившаяся поражением “детерминистов” на Сольвеевском конгрессе 1927 года. Последующие арьергардные бои – парадокс ЭПР и знаменитый кот Шрёдингера – лишь поколебали, но не опровергли Копенгагенскую интерпретацию. [Кстати, вопреки расхожему представлению, Эйнштейна возмущала не вероятностная концепция микромира (“Бог не играет в кости”), а невозможность измерения свойств частицы без их изменения, т.е. сцепка “объект-наблюдатель” в мире Бора-Гейзенберга. С этим свойством квантового мира он не смирился до конца жизни.]

“Физическая” часть книги столь же увлекательно написана. Механика экспериментов и трудности рождения теорий разобраны шаг за шагом и подкреплены иллюстрациями. Если не терять нити авторских рассуждений, красота и глубина сделанного сто лет назад в головах и лабораториях предстанут во всём блеске. “Квант”, пожалуй, одна из немногих книг, где при переходе от биографической части к научной не происходит “коллапс читательской функции”. А значит, свою роль проводника в необычную Вселенную атома она, несомненно, выполняет.

Книга очень понравилась, для меня она стала открытием. Изучая формулы, я даже никогда не задумывался о людях, которые их открыли. А ведь многие из них жили в одно время и даже были друзьями.
Если бы мне позволили посетить какое-то время в истории человечества, я бы, пожалуй, выбрал Европу первой половины прошлого века. Словно предчувствуя грядущую беду, в промежутке между двумя войнами физики мира объединились в поиске ответа на загадки квантового мира. Не найдя ответов на причины глупости людей, которые готовы уничтожить немалую часть населения Земли, ведь психология человека слишком запутана, учёные решили погрузиться в ещё более запутанный микромир атома. Я всё ещё под впечатлением от прочитанной книги М. Кумара «Квант: Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности»
Эйнштейн, Планк, Бор, Гейзенберг, Паули, Резерфорд, Гейгер, Шрёдингер – за этими фамилиями из школьных учебников стоят не просто формулы, а интересные личности, со своими увлечениями, мировоззрением, но всех их, разных и неординарных, иногда оказывавшихся на разных «берегах» в ходе научного спора, объединил интерес к раскрытию тайны такого маленького, но такого «крепкого орешка», не раскрывающего «даже под пытками» всех секретов, атома. Я упомянул далеко не все фамилии великих исследователей того времени, но не потому, что считаю заслуги их недостойными: думаю, этих людей узнают только изучавшие курс квантовой механики в университете, но им не нужно писать весь перечень учёных: и так вспомнили.
Весь мир в разрухе, не оправившийся после пламени Первой Мировой Войны. Голод, нищета, всё популярнее становятся радикальные политические лозунги. А молодые люди, прогуливаясь по тенистой аллее, обсуждают не обыденные вопросы: «Начальник – козёл, зарплату не повышает, в правительстве крохоборы – цены на водку повысили, жена – дура, мозг пилит, мол, уехал бы на заработки…» Да ничего подобного! Даже сидя в кабаре, завершая не первый бокал баварского традиционного напитка, они обсуждают очередную статью Паули, решают, нужно ли вращать электрон вокруг спина? Рядом с Чарли Чаплином купается в лучах славы сам Эйнштейн. Вспомните десяток последних лиц, которые Вы видели по ТВ: будет ли среди них хоть один физик? Скорее всего, Вы вспомните актёра или поп-диву, на худой конец – политика. Так много видео о котиках – и так мало об Одном, который ни жив, ни мёртв. С другой стороны, если проложить аналогию, может это и хороший знак: среди людей того времени физика была главной темой для разговоров, и вскоре случилась трагедия – значит, если сейчас в барах обсуждаются бытовые вопросы, то Мировой войны в ближайшее время не будет?..
Чтобы я ни делал, сколько бы времени ни провёл за работой, понимаю, что никогда не добьюсь высот этих великих людей. И мало кто с тех пор смог добиться чего-то, превосходящего деятелей того времени. Да, есть гении, которые перевернули привычные представления о нашей Вселенной уже после Второй Мировой Войны. Но где найти в истории человечества ещё одну такую же эпоху, где гении рассыпались бы гроздьями?! Казалось бы, наша высокотехнологичная эпоха сулит успехи в развитии любой отрасли, в том числе науки. Представьте, что в первом часу ночи у Вас неожиданно возникла новая идея. И её нужно проверить в первоисточнике, для чего нужно бежать среди ночи в библиотеку в поисках толстого фолианта. Сейчас всё проще – но вместе с тем сложнее. Интернет раздвинул горизонты возможностей на небывалый до этого уровень, но вместе с тем приковал интерес большинства к котикам и поп-звёздам.
Есть и другая сторона вопроса. Паули защитил докторскую диссертацию в 21 год. Он – гений, которых рождаются единицы, большинство оканчивали «труд всей жизни» после 30. Но сейчас такое невозможно даже для гениев: минимум в 16 ты заканчиваешь школу, 4 года – Бакалавриат, потом 2 года магистратуры, ещё 3 года для написания кандидатской диссертации, потом ещё 3 года на докторскую. Я описал фантастически короткие сроки для написания квалификационных работ, на такое способны даже не все гении. Но даже в этом случае диссертация будет защищена в 28 лет, но никак не в 21! Итак, бюрократия движет науку вниз. Рассмотрим ещё несколько примеров. Эйнштейну предложили должность профессора без преподавательской нагрузки. Сейчас же у преподавателей обязательно наличие и научной, и преподавательской нагрузки: такой себе профессор Шрёдингера, одновременно и там, и сям. Конечно, одно другому не мешает, большинство успешно справляется. Но не будем скрывать, что есть великие учёные, на чьих парах студенты едва удерживаются, чтобы не уснуть. А есть хорошие лекторы, которые заполняют научные журналы статьями с нулевой научной ценностью, чтобы получить хороший отчёт о публикациях. Различные отчёты – тема отдельного разговора, сейчас не буду упоминать всуе. Гейзенберг страдал сенной лихорадкой, поэтому его отпустили на 2 недели поправить здоровье. И он в горах составил свою знаменитую матрицу. Сейчас больничный лист не продлевают больше, чем на неделю, причём аллергией страдают очень многие, так что вряд ли насморк и воспаление слизистых оболочек будет поводом не выходить на работу.
Наука не стоит на месте, хоть и маленькими шажками, но мы движемся, надеюсь, к светлому будущему! А может, это медленное развитие науки – лишь затишье перед грядущей бурей (в хорошем значении этой фразы – в ближайшее время нас ждёт такая же яркая эпоха научных открытий)?..

Книга про то, как в первой половине 20-го века физики (и не-физики) строили и почти построили теорию атома: кто как к этому руку (или скорее уж голову) приложил, и как они доходили до всех своих идей (подтвердившихся и не подтвердившихся).
Очень интересно было послушать про всё, что творилось в физике в начале 20-го века. Я, например, не знала, что на начало 20-го века не только строение атома было неизвестно, но и само существование атомов было под вопросом. В книге много интересных и удивительных вещей, относящихся к истории науки. Кто бы мог, например, предположить, что Хайзенберг, не зная ничего о матричной алгебре, сформулировал квантовую механику, используя именно матрицы. И сделал он это, когда спасался на необитаемом острове от аллергии на пыльцу. В то время, как Шрёдингер вывел математически идентичные, но намного более простые в использовании формулы, основываясь на волновой теории электрона (а не на частичной, как Хайзенберг), при этом находясь в совершенно иных (и несравнимо менее аскетических :) условиях. Или что Эйнштейн и Бор были чуть ли не единственными физиками, которые пытались выяснить смысл формул, выведенных Хайзенбергом. Книга оставила впечатление, что для большинства физиков того времени самих формул было достаточно, что им не важно было, что же эти формулы значат в контексте строения нашей вселенной.
Про аудио книгу: знаний школьной физики достаточно, чтобы понять описываемые эксперименты, мне кажется. Но если эти школьные знания подзабылись, тогда книгу лучше читать на бумаге - на слух не всё улавливается, да и ритм аудиокниги слишком быстр для обдумывания и вспоминания подзабытого.

Книга безумно интересна с точки зрения истории Кванта и строения атомов. Да и в целом о природе всего сущего. Я не представляла, насколько сложной была история знаний, которые сейчас воспринимаю само собой разумеющимися (в рамках современной парадигмы, конечно).
Биографии учёных и привязки к событиям также оказались полезны - нельзя понять ход науки без "человеческого фактора".
Придраться же я могу только к подаче материала. Слишком большой разрыв получается между достаточно просторечным описанием биографических данных и вопросов сложной физики (а их нелегко понять даже подкованному в науках человеку).

Книга описывает зарождение и взрывное развитие квантовой механики в первой половине XX века, неизбежно затрагивая время и до и после этого периода. Читается как хороший детектив: взаимодействия и конфронтации, споры и союзы, непреодолимые трудности и гениальные озарения. И всё это с единственной целью: понять строение этого мира на микроуровне, на уровне его базовых элементов. Насколько человек вообще способен это понять? Возможно ли согласовать  математические выкладки с визуализацией теоретических построений? Или вообще отказаться от попыток увязать общее представление о мире с его квантовой составляющей, пока математика даёт предсказуемые результаты (основное разногласие Бора с Эйнштейном)? На фоне этих двух столпов современной физики показаны научные и человеческие судьбы основных "квантовых игроков", заложивших основу квантовой механики, каковой мы её знаем и применяем по сей день.

Автор не вдаётся глубоко в научные аспекты квантовой физики, всё же это не учебник, а своего рода биография. Но биография не отдельно взятого человека, а целого научного направления через призму людей, которые творили, мечтали, страдали и добивались прорыва в нашем понимании реальности.

Я студент-физик. Каждое имя, упомянутое в книге, не пустой звук для меня, а мои самые настоящие кумиры. Те люди, которые внесли огромный вклад в развитие науки. Эта книга - этакий нерукотворный памятник тем людям, которые стояли у истоков одной из самых изящных и великих теорий в физике.
Во время чтения я не переставала удивляться автору. Ведь он журналист (читай: гуманитарий), а насколько точно и верно он описывает саму суть квантовых явлений, а ведь не каждый учитель физики в школе может подробно рассказать хотя бы основные идеи, которые стоят за гениальными по своей структуре формулами и законами. Квантовый мир - довольно сложная штука, можно сойти с ума, пытаясь понять саму суть. Позже я узнала, что Манжит Кумар имеет научную степень по физике, так что этот человек знает, о чем говорит. И говорит он об этом замечательно! Какую колоссальную работу проделал этот удивительный человек, кропотливо и по крупицам собирающий факты об ученых того времени (одних ссылок к каждой главе сколько!). В последовательное повествование об этапах развития квантовой теории он безупречно тонко вплетает биографии ученых, стараясь развлечь заскучавшего читателя каким-нибудь интересным фактом. Еще мне понравилось, что почти о каждом ученом ты можешь составить психологический портрет, понять, что им двигало, когда в его светлой голове рождалась какая-то гениальная мысль. А также еще больше узнать о двух самых главных героях: Альберте Эйнштейне и Нильсе Боре. Ну, и разрешить главную интригу: кто же все-таки выиграл в этом споре о природе реальности. Да и вообще, закончен ли сам спор?..
Лично мне эта книга попала на удивления вовремя, сразу после сданного курса ядерной физики. Так что на последующих курсах атомной физики и квантовой теории порой приходилось скучать, слушая повторно многие факты из жизни ученых, да еще часто я сама просвещала профессоров относительно того или иного исторического факта. В общем, всем причастным к физике советую двумя руками!

Мы живем во время великих перемен, еще недавно телефон был не в каждом доме, а теперь у каждого человека может быть несколько переносных аппаратов.

Автор рассказывает о переменах в научном обществе, благодаря которым и стало возможно изобилие существующей сейчас техники, добавляя при этом биографические данные великих умов эпохи и исторические фотографии.
Хотя страниц много (592), но книга читается легко и ровно. В центре сюжета вопросы о квантовом мире, попытки его объяснить и описать математически, мысленные эксперименты, показывающие как мыслили ученые. А так же автор раскрыл и менее приятные факты их биографий - отношение к войне, со своими вторыми половинками и заблуждения.

В конце книги приведены основные даты, глоссарий и ссылки на научные труды на которых основана книга.
Рекомендую любителям физики!

Весьма достойная книжка по истории квантовой механики. Помимо уже отмеченных предыдущими рецензентами историй из личной жизни ученых того времени, есть в ней и приятные не художественные эпизоды.
Очень хорошо разобран предмет спора Бора с Эйнштейном: Является ли принцип неопределенности неотъемлемым атрибутом объективной реальности, или же - следствием неполноты квантовой механики (читай, наличия "скрытых параметров" и т.н. "локального реализма"). Подробно описывается полемика по способам интерпретации знаменитых мысленных экспериментов ЭПР и Шредингера (пожалуй, это моя любимая часть книги). И под занавес, также весьма доступно разъясняется важнейшая для понимания сути квантовой механики теорема Белла. Закончилось все, как известно, доказательством невозможности введения скрытых параметров в квантовую механику без нарушения её локальности и экспериментальным подтверждением нарушения неравенств Белла. Т.е., принцип "нелокальности" восторжествовал, что фактически требует распространения информации об изменении квантового состояния "связанных" частиц с бесконечной скоростью.
Но Эйнштейн, к сожалению, покинул нас так и не дождавшись этого. Хотя я тоже склоняюсь к мнению автора, что он скорее бы пожертвовал принципом "локальности" в теории скрытых параметров, апологетом которой он являлся, чем согласился бы с т.н. "Копенгагенской" трактовкой Бора о полноте существующей теории квантовой механики и об отсутствии независимой от наблюдателя реальности.