Текст книги "Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью"

В классической ньютоновской физике эта ситуация напоминает случай, когда два одинаковых бильярдных шара сталкиваются лоб в лоб и затем отскакивают друг от друга к противоположным стенкам огромного бильярдного стола. Так как общее количество движения пары должно быть нулевым, то, зная скорость и направление движения одного из шаров, мы тем самым мгновенно установим, что второй шар движется с той же самой скоростью в противоположном направлении. Подобным же образом, определение положения одного из шаров на некоторое время тут же даст нам положение и другого, если мы знаем время и точку столкновения.

В квантовой физике ситуация несколько более сложная, так как мы не можем одновременно измерить и импульс, и положение частицы. Когда частицы A и B находятся далеко друг от друга, мы можем либо измерить импульс частицы A, что мгновенно снабдит нас и знанием импульса частицы B, либо вместо этого измерить положение частицы A, что опять-таки мгновенно расскажет нам о том, где находится частица B. Согласно копенгагенской интерпретации, у частиц нет таких характеристик, как положение или импульс (как нет и никаких других), до тех пор, пока мы эти характеристики не измерили. Но, говорится в ЭПР, измерения, выполненные для одной из частиц, не могут мгновенно повлиять на находящуюся на большом расстоянии от нее другую частицу. Следовательно, чтобы обеспечить соответствие своих характеристик результатам измерения, которое мы производим с удаленной частицей A, частица B должна изначально обладать определенным положением и импульсом. Но квантовая физика не позволяет нам одновременно предсказывать и положение, и импульс одиночной частицы! Итак, заключает ЭПР, квантово-механическое описание является неполным – существуют характеристики, которых оно не отражает. Статья ЭПР заканчивается выражением надежды на то, что усовершенствованная теория сможет описать недостающие характеристики: «Хотя мы, таким образом, показали, что волновая функция не обеспечивает полного описания физической реальности, мы оставляем открытым вопрос о том, существует ли такое описание вообще. Однако мы верим, что данная теория возможна».

«Нападение» самого знаменитого ученого в мире на хорошо всем известную (хоть и не всем понятную) теорию, да еще в таких резких выражениях, конечно, вызвало шумиху в газетах, особенно после того, как Подольский преждевременно «слил» эту историю репортерам. «Эйнштейн атакует квантовую теорию», – раструбила New York Times 4 мая 1935 года, за несколько дней до публикации статьи ЭПР. «Ученый и Двое Его Коллег Обнаружили Что Она “Неполна” Хоть И “Верна”!»[117]117
  New York Times 1935, «Einstein Attacks Quantum Theory», Science Service, May 4, 1935.


[Закрыть] Разъяренный Эйнштейн немедленно послал в редакцию опровержение: «Информация, на которой основывается заметка “Эйнштейн атакует квантовую теорию”[118]118
  New York Times 1935, «Statement by Einstein», May 7, 1935.


[Закрыть], предоставлена вам без моего разрешения. Я неизменно придерживаюсь правила обсуждать научные вопросы только на соответствующих дискуссионных площадках и решительно возражаю против преждевременных публикаций сообщений по этим вопросам в непрофессиональных изданиях»[119]119
  Fine 1996, p. 35.


[Закрыть].

Допущенная Подольским «утечка информации» стала не единственной причиной плохого настроения Эйнштейна. Несмотря на то что он поставил свое имя под статьей ЭПР, сам он ее не писал – более того, он был ею недоволен. Вскоре после ее публикации он сказал Шрёдингеру, что статью ЭПР «после долгих споров написал Подольский. И она все-таки не получилась такой, как мне изначально хотелось: самое, пожалуй, существенное в ней оказалось, так сказать, задушено [математикой]». Далее в том же письме Эйнштейн говорит, что ему «наплевать»[120]120
  Ibid., p. 38.


[Закрыть] на принцип неопределенности: настоящие трудности, которые он встречает в квантовой физике, не имеют к этому принципу никакого отношения.

Для Эйнштейна главным пунктом мысленного эксперимента ЭПР опять-таки были трудности с локальностью. Если вы измеряете импульс частицы A, то вы знаете и импульс частицы B. Но так как частица B находится на большом расстоянии от A, то согласно принципу близкодействия невозможно, выполняя измерение частицы A, мгновенно воздействовать на частицу B. Следовательно, свой импульс частица B должна была приобрести в момент столкновения частиц A и B, как это было с бильярдными шарами.

Но квантовая физика не позволяет нам вычислить импульсы частиц A и B в момент их столкновения. Квантовая волновая функция соединяет частицы A и B некоторым странным образом. Вследствие своего столкновения частицы A и B приобретают единую волновую функцию вместо индивидуальных волновых функций для каждой частицы. Но эта объединенная волновая функция ничего не говорит нам о том, каковы были импульсы частиц до измерения. Она просто гарантирует, что если измерить импульс частицы A, то импульс частицы B всегда будет равным по величине и противоположно направленным.

Согласно копенгагенской интерпретации, до измерения у частиц не существует определенных характеристик. Получается, что если у частиц A и B до того, как мы произвели измерения, имеются определенные импульсы, то копенгагенская интерпретация ошибочна и квантовая физика дает неполное описание природы. Но если у частиц A и B до измерения не имеется определенных импульсов, то выходит, что для того, чтобы обеспечить равенство и противоположную направленность импульсов частиц, акт измерения импульса частицы A должен мгновенно воздействовать на частицу B, – даже если частица A находится в Нью-Йорке, а B – на Луне. А это нарушает принцип локальности. Короче говоря, квантовая физика либо неполна, либо нелокальна. Вот этот вынужденный выбор и был, по словам Эйнштейна, «задушен» в статье ЭПР[121]121
  Спустя много лет Эйнштейн сказал это прямо: «Парадокс ЭПР требует от нас отказаться от одного из следующих утверждений: 1) описание посредством волновой функции является полным; 2) реальные состояния пространственно разделенных объектов независимы друг от друга (локальность)» (Einstein 1949b, p. 682).


[Закрыть].

Эйнштейн отвергал всякую возможность нарушения принципа локальности. В письме к Максу Борну он как-то назвал такое нарушение «жутким дальнодействием»[122]122
  Born 2005, p. 155.


[Закрыть]. Он настаивал, что нет никаких причин предполагать существование таких странностей – факты вполне можно объяснить неполнотой квантовой теории:

«Когда я рассматриваю известные мне физические явления, в особенности те, которые так успешно описываются квантовой механикой, я по-прежнему не в состоянии найти ни одного факта, который указывал бы, что от принципа локальности придется отказаться. Поэтому я склонен считать, что квантово-механическое описание в смысле копенгагенской интерпретации следует рассматривать как неполное и косвенное описание реальности, которое впоследствии будет заменено более полным и непосредственным»[123]123
  Ibid., pp. 169–170.


[Закрыть].

Рис. 3.4. Опыт ЭПР. Два бильярдных шара сталкиваются и разлетаются в противоположных направлениях. Когда Альберт измеряет импульс своего шара, он мгновенно вычисляет и импульс шара Нильса, даже если Альберт находится в Нью-Йорке, а Нильс – в Лондоне. Либо шар Нильса уже имел этот импульс в Лондоне до того, как Альберт провел свое измерение в Нью-Йорке, либо имеет место «жуткое дальнодействие», мгновенно связывающее два бильярдных шара через Атлантику

Между тем, физическое сообщество было шокировано «парадоксом ЭПР». «Придется теперь начинать все сначала, ведь Эйнштейн доказал, что все неправильно»[124]124
  Kumar 2008, p. 313.


[Закрыть], – сетовал Дирак. Паули в ярости написал Гейзенбергу, называя выступление Эйнштейна «катастрофой» и уговаривая Гейзенберга публично выступить в ответ[125]125
  Ibid., p. 307.


[Закрыть]. Когда Гейзенберг узнал, что над ответом уже работает Бор, он забросил свой черновик – пусть патрон сам даст отповедь новой ереси Эйнштейна.

«Этот удар обрушился на нас, как гром среди ясного неба. На Бора он подействовал с необыкновенной силой, – говорил Леон Розенфельд. – Как только Бор услышал мой рассказ об аргументах Эйнштейна, все дела были отложены; возникшее недоразумение необходимо было устранить немедленно»[126]126
  Wheeler and Zurek 1983, p. 142.


[Закрыть]. И Бор с помощью Розенфельда тут же принялся за составление ответа. Известный своей мучительно медленной манерой написания статей, на этот раз Бор накропал свой ответ ЭПР за шесть недель – «с поразительной для него скоростью»[127]127
  Ibid., p. 143.


[Закрыть], как говорит Розенфельд – и отослал его в Physical Review, тот же самый журнал, который напечатал статью ЭПР.

В своем ответе Бор тщательно анализирует мысленный эксперимент ЭПР. Он соглашается с тем, что измерение импульса частицы A не могло бы «механически» воздействовать на частицу B – об этом «не может быть и речи». Но, настаивает он, «речь может идти о влиянии условий, которые определяют возможные типы предсказаний поведения системы»[128]128
  Ibid., p. 148. Курсив в оригинале.


[Закрыть]. К сожалению, осталось неясным, какое различие пытался провести Бор между «механическим воздействием», с одной стороны, и «влиянием» – с другой. Хотел ли он сказать, что измерение частицы A могло мгновенно воздействовать на частицу B? Может быть. Думал ли он, что квантовая физика вследствие этого должна быть нелокальной? И это возможно. На попытки расшифровать ответ Бора на статью ЭПР истрачено невероятное количество чернил, но ясного консенсуса по поводу того, что он имел в виду или думал ли он, что квантовая физика нелокальна[129]129
  Jammer (1974) полагает, что Бор так думал; Белл в этом не уверен (John Bell 1981, «Bertlmann’s Socks and the Nature of Reality», Journal de Physique, Seminar C2, suppl., 42 (3): C2 41–61, reprinted in Bell 2004). Bell 2004, pp. 155–156.


[Закрыть], так и не удалось достичь.

Впоследствии Бор сам извинялся за качество своего текста. Почти через пятнадцать лет, оглядываясь назад, он писал, что «глубоко осознавал неэффективность своих высказываний»[130]130
  Bohr 1949, p. 234.


[Закрыть] в решающей части[131]131
  То есть в части, цитируемой в предыдущем параграфе, которую Бор сам назвал решающей.


[Закрыть] своего ответа ЭПР. Но детализировать свои возражения он не стал, только заметил, что в квантовом мире невозможно резко разграничить поведение объектов, которые вы хотите измерить, и их взаимодействие с измерительными устройствами. Неясно, как это замечание относится к аргументам ЭПР, и ясно, что оно никак не отвечает на вопросы Эйнштейна по поводу локальности.

Несмотря на сумбурность боровских формулировок, сам факт его ответа ЭПР рассеял беспокойство большинства представителей физического сообщества – хотя значительная часть физиков и соглашалась с Максом Борном, что стиль Бора был «часто туманным и невразумительным»[132]132
  Born 2005, p. 207.


[Закрыть]. То, что он написал, прочли немногие[133]133
  Kumar 2008, p. 313.


[Закрыть]. Но независимо от того, считал ли сам Бор, что копенгагенская интерпретация подразумевает нелокальность, большинство других физиков так не думали[134]134
  См. в Jammer 1974 выборку современных и более поздних отзывов.


[Закрыть]. Насколько они понимали, ответ Бора просто-напросто значил, что копенгагенская интерпретация здравствует и процветает, а обвинениями в ее неполноте со стороны ЭПР можно спокойно пренебречь.

Только Шрёдингера копенгагенская интерпретация все еще не убеждала. Прочитав статью ЭПР, он написал Эйнштейну: «Я очень рад, что [в статье ЭПР] вы публично призвали догматическую квантовую механику[135]135
  Fine 1996, p. 66.


[Закрыть] к ответу».

Но Шрёдингер еще и указал на некоторое неожиданное следствие из мысленного опыта ЭПР. Странная связь между частицами A и B, из-за которой им приходилось делить на двоих одну волновую функцию, оказалась не такой уж необычной. Об этом Шрёдингер тоже написал Эйнштейну и в том же году опубликовал на эту тему несколько работ. Эту связь он назвал «запутанностью»[136]136
  В одной из этих статей, пытаясь объяснить странности, возникающие в рамках «копенгагенского подхода» к проблеме измерения, помещено описание знаменитого мысленного эксперимента с «котом Шрёдингера», о котором рассказывалось во введении.


[Закрыть].

Запутанность, как обнаружил Шрёдингер, присутствует в квантовой физике повсеместно. Когда сталкиваются две субатомные частицы, они почти всегда становятся запутанными. Когда группа объектов образует объект большего масштаба, например субатомные частицы в атоме или атомы в молекуле, они становятся запутанными. По сути, почти любые взаимодействия между частицами приводят к их запутыванию и объединению их волновых функций в одну, как это происходит с частицами в мысленном эксперименте ЭПР.

Наблюдения Шрёдингера, показавшие, что запутанность проявляется в квантовой физике повсюду, только углубили трудности копенгагенской интерпретации. К любой запутанной системе можно было приложить эйнштейновскую дилемму: либо эта система нелокальна, либо квантовая физика не может полно описать все ее параметры. А Шрёдингер только что показал, что почти любое квантовое взаимодействие дает в результате запутанную систему. Получалось, что выбор, который ставили авторы ЭПР, не ограничивался каким-то одним уголком квантовой физики – он был глубоко укоренен в фундаментальной структуре квантовой теории.

Но и опасения Эйнштейна, что вопрос о выборе между нелокальностью и неполнотой в статье ЭПР оказался «задушен», увы, подтвердились. В письме к Эйнштейну Шрёдингер дал волю своему раздражению тем, как плохо другие физики улавливали смысл ситуации: «Это вроде того, как один говорит: “Ну и холодно же в Чикаго”, а другой отвечает: “Да бросьте, во Флориде настоящее пекло”»[137]137
  Fine 1996, p. 74.


[Закрыть]. Эйнштейн и сам получал множество писем от физиков, которые с пеной у рта защищали копенгагенскую интерпретацию, указывая ему, в чем именно заключается ошибка в статье ЭПР. Правда, как он со смехом рассказывал, ошибка в каждом из этих писем указывалась не такая, как в предыдущем[138]138
  Jammer 1974, p. 187.


[Закрыть]! Многим казалось, что аргументы ЭПР, как и все претензии Эйнштейна к квантовой теории, базировались на представлении о работающей «как часы»[139]139
  Наиболее известен случай с Максом Борном, который считал, что затруднения Эйнштейна в интерпретации квантовой физики связаны с детерминизмом, пока Паули его не вразумил. См. Born 2005, а также Mermin 1985 для дополнительных сведений. Несмотря на то что Раули объяснил Борну его ошибку в 1954 году, это недоразумение продолжается по сей день; см. Jammer 1974, p. 188, и Hawking 1988, p. 56, – два наиболее ярких примера этого.


[Закрыть] детерминированной Вселенной, Вселенной ньютоновской физики. Возможно, их всех сбивало с толку знаменитое восклицание Эйнштейна насчет бога, не играющего в кости. Но на деле вопросы, над которыми размышлял Эйнштейн, имели мало общего – если вообще имели что-то общее – с детерминизмом. Они касались проблем локальности и физической реальности, которая существует независимо от того, наблюдает ли ее кто-нибудь. Квантовая физика, говорил Эйнштейн, «избегает таких понятий, как реальность и причина»[140]140
  Jammer 1974, p. 188.


[Закрыть]. По его мнению, Бор сбил физику с правильного пути. В ответном письме к Шрёдингеру Эйнштейн назвал Бора «талмудическим философом, который за “реальность” гроша ломаного не даст – он считает ее идолом, которому поклоняются наивные люди»[141]141
  Эйнштейн – Шрёдингеру, 19 июня 1935. Translation by Don Howard 1985, «Einstein on Locality and Separability», Studies in History and Philosophy of Science 16:178.


[Закрыть].

Все же в глазах большинства современных физиков озабоченность Эйнштейна была в лучшем случае надуманной и не имеющей реального основания, а в худшем – просто бестолковой. Английский физик Чарлз Дарвин (названный так в честь своего прославленного деда) сказал: «Один из моих основных принципов – не придавать значения деталям философии физики»[142]142
  Beller 1999b, p. 4.


[Закрыть]. Дарвин, как и многие физики, работавшие на переднем крае квантовых исследований, когда-то был студентом Бора, а вот с Эйнштейном не работал почти никто. Поэтому в схватке между этими гигантами по вопросам квантовой философии большинство физиков были склонны следовать «воскресной проповеди Бора»[143]143
  Цит. по Beller 1999a, p. 257.


[Закрыть], как выразился физик Альфред Ланде. Сами-то они прилежно занимались собственными исследованиями вполне насущных практических вопросов квантовой физики. В конце концов, квантовая механика прекрасно работает, так о чем беспокоиться? Новая теория позволяла физикам с неслыханной точностью вычислять и предсказывать огромное количество явлений, большинство из которых имело очень мало или не имело вообще ничего общего с таинственной запутанностью. Разгадки требовали совсем другие тайны, относящиеся к области экспериментальных исследований, в частности темные и полные огромных энергий глубины атомного ядра. Менее чем через четыре года после публикации статьи ЭПР эти тайны были раскрыты – и мир охватила война.

4
Копенгаген на Манхэттене

Зимой 1955 года Вернер Гейзенберг читал курс лекций в университете Сент-Эндрюс в Шотландии. Холодная война была в разгаре; на протяжении предыдущего десятилетия Гейзенберг успел превратиться из непонятно как оказавшегося на территории Британии подданного враждебной державы в уважаемого представителя союзного государства. И все же он не был уверен в безупречности своей репутации среди коллег-физиков. Возможность выступить в Шотландии помогла бы ему эту репутацию укрепить.

Гейзенберг начал со знакомой копенгагенской проповеди. «Идея объективного реального мира, мельчайшие части которого существуют объективно в том же смысле, как камни или деревья[144]144
  Heisenberg 1958, p. 129.


[Закрыть], независимо от того, наблюдаем мы их, или нет, – сказал Гейзенберг, – невозможна». Каким же тогда образом наш мир камней и деревьев рождается из мира атомов и молекул? «Переход от “возможного” к “действительному” совершается в ходе акта наблюдения», – говорил Гейзенберг. Что же происходит, когда мы не смотрим? Согласно Гейзенбергу, такой вопрос нельзя даже ставить. «Если мы хотим описать, что происходит при атомном событии, мы должны осознавать, что слово “происходит” может применяться только к наблюдению, но не к состоянию между двумя наблюдениями». А как же «проблема измерения»? Что придает наблюдению его особые свойства? Чем бы это ни было, оно относится к области «физического», а не «психического», говорил Гейзенберг. «Переход от “возможного” к “действительному” происходит, как только объект начинает взаимодействовать с измерительным устройством и таким образом с остальным миром; оно не связано с актом регистрации результата в мозгу наблюдателя»[145]145
  Ibid., pp. 54–55.


[Закрыть]. И все же, отвечая на вопрос о том, что составляет «измерительное устройство» и почему оно подчиняется правилам, отличным от правил квантового мира, Гейзенберг был раздражающе неясным. Нигде в своей лекции он не предложил ничего, что помогло бы решить проблему измерения.

С другой стороны, Гейзенберг позаботился и о том, чтобы в своей лекции пролить как можно меньше света на различия между его собственными воззрениями и взглядами Бора. «Начиная с весны 1927 года у нас имеется непротиворечивая интерпретация квантовой теории[146]146
  Ibid., p. 43.


[Закрыть], часто называемая копенгагенской интерпретацией», – заявил он. Но утверждать это было в лучшем случае преувеличением, и уж точно не соответствовало действительности, что выражение «копенгагенская интерпретация» в то время употреблялось «часто». По сути, Гейзенберг сам ввел это название всего несколькими месяцами раньше, в своем эссе, написанном к семидесятилетию Бора. И в этом эссе, и в своей лекции Гейзенберг изобразил копенгагенскую интерпретацию как единую коллективную концепцию, разработанную в 1927 году как самим Бором, так и несколькими другими физиками. Как в эссе, так и в лекции Гейзенберг взял на себя защиту копенгагенской интерпретации от ее противников. «Было много попыток критиковать копенгагенскую интерпретацию и заменить ее другой, более согласующейся с концепциями классической физики или материалистической философии»[147]147
  Ibid., p. 128.


[Закрыть], – рассказывал Гейзенберг шотландской аудитории. Но, заключил он, это было попросту невозможно – этому мешали поразительные успехи квантовой физики, которую можно было интерпретировать только единственно верным копенгагенским способом.

Выражение «копенгагенская интерпретация» было новым. Но вряд ли это был первый случай, когда человек, работавший с Бором в Копенгагене, объявлял, что существует только один способ трактовать квантовую физику. У Гейзенберга была, впрочем, и дополнительная причина представлять себя архитектором и защитником квантовой ортодоксии. Британия и Германия когда-то наладили отношения друг с другом благодаря тому, что у них был общий враг. Вероятно, Гейзенберг надеялся проделать похожий маневр. Дело в том, что его неблаговидная деятельность во время войны почти полностью разрушила его отношения с Бором и остальными коллегами. Правда, в горниле войны и сама физика тоже радикально переплавилась – и, к счастью для Гейзенберга и его репутации, эти головокружительные перемены сделали ее гораздо более восприимчивой к копенгагенской интерпретации.

* * *

16 мая 1933 года Макс Планк, физик, с чьего закона излучения абсолютно черного тела началась квантовая революция, встретился с Адольфом Гитлером. Аудиенция у нового главы государства[148]148
  Было ли это истинной причиной визита Планка, остается предметом некоторых разногласий. Различные мнения имеются также о том, как эта встреча проходила; см. более подробно в Ball 2013.


[Закрыть] была обязательной для Планка как руководителя Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft (Общество кайзера Вильгельма по развитию науки), крупнейшей научной ассоциации Германии. К этому моменту Гитлер был канцлером менее четырех месяцев, но он уже сосредоточил в своих руках всю полноту диктаторской власти в молодой Веймарской республике, оправдывая это якобы угрозой внутреннего терроризма, тень которой упала на общество после поджога Рейхстага. Теперь Гитлер провел закон, в соответствии с которым любому, кто не был чисто арийского происхождения, запрещалось занимать какие бы то ни было должности в системе государственной службы. Этот запрет распространялся и на профессуру в государственных университетах. Для Планка это было слишком. Он сказал Гитлеру, что «есть разные евреи: некоторые представляют ценность для человечества, а другие бесполезны. Необходимо их различать».

«Чепуха, – отрезал Гитлер. – Еврей есть еврей. Евреи всегда сбиваются в кучу, как пиявки».

Планк попробовал зайти с другого конца. «Мы повредили бы сами себе, заставив ценных евреев эмигрировать. Они нужны нам как ученые»[149]149
  Ibid., p. 62.


[Закрыть].

Предположение, что ему может когда-нибудь потребоваться помощь еврея, вывело Гитлера из себя. «Если избавление от еврейских ученых означает уничтожение современной немецкой науки, придется нам несколько лет обходиться без науки!»[150]150
  Kumar 2008, p. 293.


[Закрыть] Начиная говорить все быстрее и быстрее, вспоминал позднее Планк, фюрер «взвинтил себя до такой степени бешенства, что мне не оставалось ничего, кроме как умолкнуть и удалиться»[151]151
  Ball 2013, p. 62.


[Закрыть]. Евреям больше не было места в немецкой науке, и Планк был бессилен этому помешать.

Университеты Германии – а все они были государственными – более столетия служили центром интеллектуальной жизни Европы. Теперь работы в них лишились 1600 ученых. Эта нагрузка легла на различные области науки неравномерно: так как немецкая идеалистическая философия XIX столетия свысока третировала естествознание как «материалистическую» и, следовательно, второразрядную область, для евреев в нем было меньше препятствий и больше возможностей для исследований[152]152
  Rhodes 1986, p. 188.


[Закрыть]. Безработными оказались более сотни немецких физиков – добрая четверть всех специалистов в стране, которая прежде была бесспорным центром мировой физической науки[153]153
  Ball 2013, p. 72; Rhodes 1986, p. 185.


[Закрыть]. Так одним ударом физика в Германии оказалась обезглавлена.

Эйнштейн был бы первым среди этого множества потерявших работу профессионалов – но он вовремя угадал, какая судьба ждет Германию. За несколько месяцев до прихода Гитлера к власти Эйнштейн и его жена Эльза оставили свой дом в Берлине и отправились в поездку по Соединенным Штатам. «Посмотри на него хорошенько. Ты его больше не увидишь»[154]154
  Isaacson 2007, p. 401.


[Закрыть], – сказал Эйнштейн Эльзе, прежде чем запереть за собой двери их дома. Когда нацисты захватили власть, судьба самого знаменитого еврея в мире была решена. Падчерица Эйнштейна сумела тайно вынести из их берлинской квартиры его бумаги прежде, чем до них добрались наци, и, когда гитлеровские бандиты за три дня четырежды перевернули квартиру вверх дном, ни семьи Эйнштейна, ни его записей в стране уже не было. В Бельгии Эйнштейн встретился с родными и получил остатки своего имущества; затем он отказался от немецкого гражданства и вернулся в Соединенные Штаты, где его ждал пост в только что созданном Институте перспективных исследований в Принстоне. В Америке он оставался до конца своей жизни.

Физикам, которым не хватило эйнштейновской проницательности, но которые разделяли с ним его происхождение, после подписания Гитлером Закона о госслужбе тоже пришлось бежать из нацистской Германии. Они в основном обосновывались в Соединенных Штатах и Великобритании, что привело к резкому перемещению центра мировой физики (и смене международного языка общения физиков с немецкого на английский). Макса Борна без всяких церемоний попросили освободить его пост в Гёттингенском университете. «Все, что мне удалось выстроить в Гёттингене за двадцать лет упорного труда, – все рухнуло, – писал он. – Мне казалось, что рухнул весь мир»[155]155
  Max Born 1978, My Life: Recollections of a Nobel Laureate (Scribner’s Sons), p. 251.


[Закрыть]. Он с семьей на некоторое время уехал в Кембридж, потом в Индию и наконец до самого окончания войны осел в Шотландии.

По мере того как на протяжении 1930-х Гитлер распространял свое влияние за границы Германии, все больше евреев, способных бежать, находили способ это сделать. Когда в марте 1938-го произошел «аншлюс» – присоединение к Германии родины Гитлера, Австрии, – многие великие еврейские интеллектуалы из Вены были уже далеко оттуда: Людвиг Витгенштейн преподавал в Кембридже, Карл Поппер читал лекции в университете Новой Зеландии, а Билли Уайлдер писал в Голливуде роли для Греты Гарбо. Самый известный австрийский физик, Эрвин Шрёдингер, евреем не был, однако еврейкой была его жена. В 1933 году Шрёдингер работал в Берлинском университете, но, когда Гитлер пришел к власти, ушел оттуда в знак протеста. После захвата Гитлером Австрии Шрёдингер публично покаялся в своих антинацистских взглядах, но новому режиму этого было недостаточно. Изгнанный из своего университета за «политическую неблагонадежность»[156]156
  J. J. O’Connor and E. F. Robertson 2003, «Erwin Rudolf Josef Alexander Schroedinger», http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Biographies/Schrodinger.html, accessed September 25, 2017.


[Закрыть], Шрёдингер вместе с женой бежал в Ирландию. Оттуда он написал Эйнштейну, беспощадно бичуя себя за свое «отвратительное двуличие»[157]157
  Ibid.


[Закрыть].

После того как летом 1938 года Гитлер приехал с визитом к фашистскому вождю Италии Муссолини, итальянские евреи тоже начали ощущать давление нацистской антисемитской политики. «Расистская кампания… набирала силу с удивительной быстротой, – писала Лаура Ферми. – Мы сразу же решили как можно скорее покинуть Италию»[158]158
  Laura Fermi 1954, Atoms in the Family: My Life with Enrico Fermi (University of Chicago Press), p. 120.


[Закрыть]. Ее муж Энрико был гордостью итальянской науки, одним из крупнейших ученых мира в области теоретической и экспериментальной ядерной физики. Но для семейства, состоящего из мужа-католика и жены-еврейки, оставаться в Италии сделалось небезопасно. Энрико и Лаура начали потихоньку готовиться к отъезду. Их планы осложнялись экономической политикой фашистского правительства Муссолини: находясь за рубежом, вы могли располагать только минимальной суммой денег, которых едва хватало на карманные расходы. Тут вмешался Нильс Бор. Когда Ферми летом приехал в Копенгаген на конференцию, Бор отозвал его в сторонку и, нарушая неписаное правило физического сообщества, рассказал ему о том, что в этом году он, Ферми, номинирован на Нобелевскую премию. Будет ли, спросил Бор, эта премия, которая составляла миллион долларов наличными и являлась хорошим поводом для выезда за границу, полезна семейству Ферми в этом году? Или лучше подождать другой, более подходящей политической ситуации? Ферми ответил Бору, что именно нынешний год особенно подошел бы для получения премии. Вернувшись в Италию, Ферми узнал, что правительство лишило паспортов всех евреев. Использовав все свои связи, он добился возвращения паспорта Лауры как раз вовремя для того, чтобы успеть вместе с ней на нобелевскую церемонию в Стокгольм. После Стокгольма супруги Ферми навестили в Копенгагене Бора, а затем, благо титул лауреата Нобелевской премии заставил бюрократические шестеренки американской иммиграционной службы вертеться быстрее, они перед самым Рождеством отплыли в США, прибыв на Манхэттен 2 января 1939 года.

Состоявшихся физиков, таких как Эйнштейн, Борн и Ферми, часто с распростертыми объятиями ждали на их новых рабочих местах еще до прибытия в приютившую их страну. Но жизнь студентов и молодых исследователей часто оказывалась полностью разрушенной. «Душа болит, когда я думаю о молодежи»[159]159
  Born 2005, p. 111.


[Закрыть], – писал Эйнштейн Борну в 1933 году. Эйнштейна вскоре привлекли к работе учрежденной Великобританией службы помощи жертвам нацистского режима из академической среды. Этой службе действительно удалось чего-то добиться: к тому времени, когда Гитлер вторгся в Польшу и 1 сентября 1939 года началась Вторая мировая война, более сотни физиков успели эмигрировать с Европейского континента в Соединенные Штаты и Великобританию[160]160
  Rhodes 1986, pp. 195–196.


[Закрыть]. Те, кто помоложе, приезжали иногда просто в качестве беженцев, без каких-либо перспектив получить работу в новой стране. Многие пересекали Атлантический океан или Ла-Манш с одним чемоданчиком. У некоторых не было с собой вообще ничего. Некоторым приехать не удалось.

* * *

Джон фон Нейман, как и Эйнштейн, покинул Германию заблаговременно. Он и его друг и аспирант, венгр Юджин Вигнер, получили приглашения в Принстон в 1930 году. Зная, что эти двое вряд ли быстро упакуют чемоданы и покинут Европу, в Принстоне им предложили половинную занятость: работать там полгода, а на остальные полгода возвращаться в свой университет в Берлине, где они могли посиживать в кофейнях с Эйнштейном и Шрёдингером. Фон Нейман и Вигнер приняли это щедрое предложение, но отношение к Новому Свету у них было разное. Фон Нейман сразу же переехал в Штаты насовсем. Они с женой принялись почти ежевечерне устраивать званые ужины, непременно с безукоризненным дресс-кодом (однажды фон Нейман приехал на прогулку в Большой Каньон верхом на муле, одетый в вечерний костюм-тройку из ткани в тонкую полоску[161]161
  Марина Уайтман (дочь фон Неймана), интервью Грею Уотсону, 30 января 2011 г., https://web.archive.org/web/20110428125353, http://256.com/gray/docs/misc/conversation_with_marina_whitman.shtml.


[Закрыть]). Вигнеру же не очень хотелось расставаться с Европой. Однако ему тоже было ясно, что скоро он больше не сможет наезжать в Берлин когда вздумается. «Всякому было понятно, что дни иностранцев в Германии, особенно иностранцев еврейского происхождения, сочтены, – вспоминал Вигнер. – Чтобы это увидеть, не надо быть семи пядей во лбу <…> Все равно что сказать: “Да, в декабре похолодает”. Да, похолодает. Мы все знали это»[162]162
  Юджин Вигнер, интервью Чарльзу Вайнеру и Джегдиш Мехра, 30 ноября 1966 г., Принстон, Нью-Йорк, США (любезно предоставлено Библиотекой и архивом Нильса Бора, Американский институт физики, Колледж Парк, MD, США), http://www.aip.org/history-programs/niels-bohr-library/oral-histories/4964, просм. 6 апреля 2016 г.


[Закрыть]. Когда Гитлер пришел к власти, Вигнер и фон Нейман просто не вернулись в Берлин. Да возвращаться было и некуда – обоих уже уволили с их постов за еврейское происхождение.

Фон Нейман и Вигнер принадлежали к группе блестяще одаренных ученых одного поколения, евреев, приехавших из Венгрии. Их выдающиеся математические способности и разнообразные научные таланты заставили коллег в шутку предполагать, что историю с Венгрией они просто выдумали, чтобы скрыть свое истинное происхождение. «Эти люди на самом деле выходцы с Марса, – говорил их коллега Отто Фриш. – Они не могут говорить без акцента и, чтобы не выдать себя, решили притвориться венграми – всем известно, что венгры неспособны говорить без акцента ни на одном языке, поэтому, кроме Венгрии, эти два умника могли бы жить где угодно»[163]163
  Rhodes 1986, p. 106.


[Закрыть]. Особенно выделялся своим почти нечеловеческим умом фон Нейман. Его коллеги в Принстоне говорили, что он «и вправду полубог, но так досконально и подробно изучивший людей, что может их идеально имитировать»[164]164
  Ibid., p. 109.


[Закрыть]. Фон Нейман и остальные «марсиане» действительно часто думали о разных вещах совсем не так, как их коллеги, в том числе и об основах квантовой физики.

Незадолго до начала своей работы в Принстоне фон Нейман закончил монографию по квантовой физике, которая сразу же стала классической. По этому предмету уже было написано несколько монографий, но во вступлении к своей книге фон Нейман небрежно расправился с наиболее известной и технически сложной из них, аккуратно показав, что она «совершенно не отвечает требованиям математической строгости»[165]165
  John von Neumann 1955, Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, translated by Robert T. Beyer (Princeton University Press), p. ix.


[Закрыть]. В книге фон Неймана было приведено его знаменитое «доказательство невозможности» – доказательство, содержавшее, как впоследствии выяснилось, трудно уловимую ошибку. Но этот почти незаметный изъян не испортил общего впечатления от великолепного во всех других отношениях технического достижения. Фон Нейман изложил квантовую физику в математических терминах столь же формальных, как его костюмы, выведя ее общеизвестные результаты из горсточки фундаментальных постулатов. Фон Нейман знал, что среди этих постулатов был один, самый существенный для теории: волновая функция при обычных условиях удовлетворяла уравнению Шрёдингера, но коллапсировала при измерении. «Следовательно, мы имеем два фундаментально различных типа вмешательства, которые могут произойти в системе», – писал фон Нейман. Когда объект остается невозмущенным, уравнение Шрёдингера «описывает непрерывное и причинно-связанное изменение системы с течением времени». Но едва только произведено измерение, гладкая регулярность уравнения Шрёдингера тут же улетучивается. «Вносимые измерением произвольные изменения, – говорил фон Нейман, – лишены непрерывности, причинной обусловленности и происходят мгновенно»[166]166
  Ibid., pp. 349–351.


[Закрыть].