Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Методология науки
Избранное
Публичные лекции
Лекции для школьников
Библиотека «Династии»
Интервью
Опубликовано полностью
В популярных журналах
Из Книжного клуба
Статьи наших друзей
Статьи лауреатов «Династии»
Выставка
Происхождение жизни
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Новости науки

 
20.02
Экстракт из старых сородичей ускоряет старение

16.02
Открыт бензольный дикатион — пирамида с шестикоординационным углеродом

15.02
Детектор ATLAS увидел рассеяние света на свете

14.02
Кембрийское ископаемое Saccorhytus поместили в основание эволюционной линии вторичноротых

13.02
Эволюционные последствия генных дупликаций удалось оценить количественно






Главная / Библиотека / Из Книжного клуба версия для печати

«Квант». Глава из книги

Манжит Кумар


Квант

Манжит КУМАР

Квант

Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности

(Manjit Kumar. Quantum: Einstein, Bohr and the Great Debate About the Nature of Reality)

Биография идеи, которая читается как триллер. Путеводитель по парадоксальному миру. Научно-популярная книга, которая сбивает столку и дает почувствовать себя почти гением.


Пролог. Встреча великих

Пауль Эренфест чуть не плакал. Он решился. Скоро начнется конгресс, который продлится неделю. Там будут многие участники квантовой революции, и они попытаются осмыслить значение сделанного ими. И именно там ему придется сказать старому другу Альберту Эйнштейну, что он, Эренфест, принял сторону Нильса Бора. Эренфест, тридцатичетырехлетний австриец, профессор теоретической физики из Лейденского университета (Голландия), был убежден: мир атомов на самом деле так странен и неосязаем, как об этом говорит Бор.

В записке, переданной Эйнштейну во время заседания, Эренфест неразборчиво написал: «Не смейся! Для профессоров, преподающих квантовую теорию, в чистилище есть специальный семинар, где они вынуждены слушать лекции по классической физике десять часов каждый день». «Меня умиляет их наивность, — ответил Эйнштейн. — Кто знает, кто посмеется последним?» На самом деле Эйнштейну было совсем не до смеха: на кону стояли сама природа реальности и основы физики.

Фотография участников V Сольвеевского конгресса «Электроны и фотоны», прошедшего в Брюсселе 24–29 октября 1927 года, отражает финал самого драматического периода в истории физики. Семнадцать из двадцати девяти участников конгресса получили Нобелевскую премию, так что его можно назвать одной из самых впечатляющих «встреч великих». Она ознаменовала собой конец «золотого века» физики, конец невероятной эры научного творчества. Последний раз события подобного масштаба происходили во времена научной революции XVII века, во главе которой шли Галилей и Ньютон.

Пауль Эренфест — третий слева в последнем ряду. В первом сидят восемь мужчин и одна женщина. Шестеро из мужчин — лауреаты Нобелевской премии по физике или химии. У женщины сразу две премии: по физике (1903) и химии (1911). Это Мария Кюри. В центре, на почетном месте, восседает еще один нобелевский лауреат. Это Альберт Эйнштейн — самый знаменитый ученый со времен Ньютона. Он смотрит прямо в объектив, и, кажется, ему немного не по себе. Непонятно, что именно является причиной дискомфорта: жесткий воротничок и галстук — или же услышанное на конгрессе в течение прошедшей недели. Справа в конце второго ряда — Нильс Бор. Он выглядит расслабленным и хитровато улыбается. Конгресс для него прошел удачно. Тем не менее в Данию Бор вернулся разочарованным: ему так и не удалось убедить Эйнштейна в правильности «копенгагенской интерпретации», договориться о природе реальности, открываемой нам квантовой механикой.

Не собиравшийся сдаваться Эйнштейн потратил неделю на то, чтобы показать: квантовая механика не самосогласованна, а «копенгагенская интерпретация» Бора — некорректна. Гораздо позднее Эйнштейн скажет: «Эта теория напоминает мне состряпанный из бессвязных обрывков мыслей набор бредовых идей исключительно умного параноика».

Справа от Марии Кюри, с сигарой и шляпой в руке, Макс Планк — человек, открывший кванты. В 1900 году он вынужден был выдвинуть гипотезу о том, что энергия световой волны или любого другого электромагнитного излучения, испускаемого или поглощаемого телом, может складываться только из разного числа небольших порций. Отдельную порцию энергии Планк назвал квантом. Введение кванта энергии означало принципиальный разрыв с давно устоявшимся представлением о том, что энергия излучается или поглощается непрерывно, как текущая из крана вода. В окружающем мире, где безраздельно царит физика Ньютона, вода может капать из крана, но обмен энергией не может происходить отдельными капельками разных размеров. Однако на атомном и субатомном уровнях хозяйничают кванты.

Позднее ученые открыли, что энергия электрона в атоме «квантована»: она может принимать только строго определенные значения. Когда стало понятно, что микромир неспокоен и лишен непрерывности, что он не является съежившейся копией большого мира людей, в котором физические свойства меняются плавно и непрерывно, а при движении из пункта A в пункт C не миновать пункта B, выяснилось, что и другие физические величины квантованы. А квантовая физика утверждает, что электрон в атоме, находившийся в некотором определенном месте, испустив или поглотив квант энергии, может, как по волшебству, оказаться на новом месте, не появляясь в каком-либо промежуточном пункте. Такое поведение частицы находится за пределами понимания классической физики. Это казалось невероятным, равнозначным тому, что тело, вдруг исчезнувшее в Лондоне, в то же мгновение не менее неожиданно появилось бы в Париже, Нью-Йорке или Москве.

Уже к началу 20-х годов стало окончательно ясно, что достижения квантовой физики построены на зыбком фундаменте и не структурированы логически. Из этого состояния замешательства возникла дерзкая новая наука — квантовая механика. В школе до сих пор рассказывают, что атом похож на миниатюрную Солнечную систему, в которой электрон вращается по орбите вокруг ядра. Эта модель атома была забыта. Согласно новой теории, зримого образа атома просто не существует. В 1927 году Вернер Гейзенберг сделал открытие, настолько противоречившее здравому смыслу, что даже ему, вундеркинду квантовой механики, вначале трудно было понять его значение. Он сформулировал так называемый принцип неопределенности, который гласит: если вы хотите узнать точную скорость частицы, то определить точно, где она находится, невозможно (и наоборот).

Никто не понимал, как интерпретировать уравнения квантовой механики и что именно может сказать эта теория о природе реальности на квантовом уровне. Вопросы о причинах и следствиях, а также, например, о том, существует ли Луна, когда никто на нее не смотрит, уже во времена Платона и Аристотеля перешли в ведение философии, но после появления квантовой механики они сделались предметом дискуссии самых выдающихся физиков XX столетия.

Хотя все основные понятия квантовой физики были уже введены, V Сольвеевский конгресс открыл новую главу в истории кванта. Дело в том, что разгоревшийся на этой конференции спор между Эйнштейном и Бором продолжается до сих пор. Многие выдающиеся ученые и философы все еще пытаются выяснить, какова природа реальности и какое описание реальности должно считаться осмысленным. «Никогда еще не велись столь глубокие интеллектуальные споры, — утверждал писатель и ученый Ч. П. Сноу. — Жаль, что их сущность не может стать общим достоянием».

Эйнштейн, один из двух главных участников этих дебатов, — легенда XX века. Однажды ему предложили выступить в лондонском театре «Палладиум». Дамы в его присутствии падали в обморок. В Женеве девушки осаждали его. Сегодня так поклоняются только поп-певцам и кинозвездам. В 1919 году, когда стало известно об изгибании светового луча, наблюдавшемся в момент полного солнечного затмения и предсказанном на основании общей теории относительности, Эйнштейн превратился в научную звезду первой величины. В этом качестве он ездил с лекциями по Америке и в январе 1931 года в Лос-Анджелесе пришел на премьеру фильма Чарли Чаплина «Огни большого города». Увидев Чаплина и Эйнштейна вместе, толпа начала бурно аплодировать. «Меня приветствуют потому, что все меня понимают, — сказал Чаплин Эйнштейну. — А вас — потому, что не понимает никто».

Нильса Бора и тогда, и сейчас знают гораздо меньше. Правда, в 1923 году Макс Борн, сыгравший центральную роль в развитии квантовой механики, писал, что «влияние Бора на теоретические и экспериментальные исследования нашего времени гораздо существеннее, чем какого-либо другого физика». В 1963 году, спустя сорок лет, Вернер Гейзенберг заявил, что «в нашем столетии влияние Бора на физику и физиков было самым сильным, сильнее даже влияния Альберта Эйнштейна».

В 1920 году, когда Эйнштейн и Бор впервые встретились в Берлине, каждый из них сразу понял, что нашел «спарринг-партнера» и что еще долго без ожесточения и затаенной вражды они будут обмениваться ударами, пытаясь точнее и полнее понять, что такое квант. Это им (и еще некоторым участникам Сольвеевского конгресса 1927 года) обязана своим рождением квантовая физика. «То было героическое время, — вспоминал американский физик Роберт Оппенгеймер, который в 20-е годы был еще студентом. — Период упорной работы в лабораториях, постановки критически важных экспериментов, отчаянных поступков, множества фальстартов и невероятных гипотез. Это было время открытой переписки, наспех созванных конференций, дебатов, критики и блестящих математических импровизаций. Для тех, кто принимал в этом участие, это было время созидания». Согласно Оппенгеймеру, отцу атомной бомбы, «они испытывали одновременно и ужас, и экзальтацию, глядя на то новое, что им открылось».

Без кванта мир, в котором мы живем, был бы совсем другим. Однако почти все XX столетие физики мирились с тем, что квантовая механика отрицает существование реальности за пределами той, которую можно измерить в эксперименте. Именно это заставило американского физика Мюррея Гелл-Манна, лауреата Нобелевской премии, сказать, что квантовая механика — это «мистическая, сбивающая с толку дисциплина, которую никто из нас по-настоящему не понимает, но все знают, как ею пользоваться». И ею действительно пользуются. Квантовая механика определяет направление развития и формирует современный мир. Она делает возможным все: от компьютеров до стиральных машин, от мобильных телефонов до атомного оружия.

История кванта начинается в конце XIX века, когда, несмотря на недавнее открытие электрона, рентгеновских лучей, радиоактивности и продолжающейся дискуссии о том, существуют атомы или нет, многие физики были уверены, что ничего значительного уже открыть нельзя. «Наиболее важные фундаментальные законы и явления физической науки уже известны. Эти законы установлены настолько достоверно, что возможность их изменения в связи с новыми открытиями представляется почти невероятной», — заявил американский физик Альберт Майкельсон в 1899 году. «Будущим исследователям, — утверждал он, — остается уточнять полученные результаты в шестом знаке после запятой». Взгляд Майкельсона на физику как на науку «знаков после запятой» разделялся тогда многими. Считалось, что любая нерешенная задача не представляет угрозы для сложившихся физических представлений и что она рано или поздно будет решена с помощью освященных веками теорий и принципов.

Джеймс Клерк Максвелл, величайший физик-теоретик XIX века, еще в 1871 году выступал против такой самоуспокоенности: «Представление о современных экспериментах, сводящихся якобы только к измерениям, распространено так широко, что кажется, будто в скором будущем все основные физические постоянные будут приблизительно оценены, а единственное, что останется ученым — повторять эти измерения с точностью до следующего знака после запятой». Но сам Максвелл считал, что настоящей наградой за «тщательно проведенные измерения» является не увеличение точности, а «открытие новых областей исследований» и «формулировка новых научных идей». Открытие кванта было результатом именно таких «тщательно проведенных измерений».

В 90-х годах XIX века многие ведущие немецкие физики были поглощены поиском ответа на давно мучивший их вопрос: какова связь между температурой, цветовой гаммой и интенсивностью света, излучаемого горячим железным прутом? Эта задача казалась тривиальной по сравнению с раскрытием тайны рентгеновских лучей и радиоактивности, заставлявшей физиков стремиться в лаборатории, ставить эксперименты и засиживаться над расчетами. Но для страны, образовавшейся только в 1871 году, поиск решения задачи о горячем железном пруте (позднее она стала называться задачей об абсолютно черном теле) был тесно связан с необходимостью сделать немецкую промышленность способной выдержать конкуренцию с английской и американской. Однако при всех затраченных усилиях лучшие немецкие ученые задачу о горячем пруте решить не могли. В 1896 году им показалось, будто решение найдено, но скоро новые эксперименты показали, что это не так. Эту задачу решил Макс Планк.


Краткая история квантовой физики


1858 23 апреля. В Киле (Германия) родился Макс Планк.

1871 30 августа. В Брайтуотере (Новая Зеландия) родился Эрнест Резерфорд.

1879 14 марта. В Ульме (Германия) родился Альберт Эйнштейн.

1882 11 декабря. В Бреслау (Германия) родился Макс Борн.

1885 7 октября. В Копенгагене (Дания) родился Нильс Бор.

1887 12 августа. В Вене (Австрия) родился Эрвин Шредингер.

1892 15 августа. В Дьеппе (Франция) родился Луи де Бройль.

1893 Февраль. Вильгельм Вин открыл закон смещения для излучения абсолютно черного тела.

1895 Ноябрь. Вильгельм Рентген открыл X-лучи.

1896 Март. Анри Беккерель обнаружил, что урановые соединения испускают неизвестное излучение, названное им «урановыми лучами».

Июнь. Вин публикует согласующуюся с доступными экспериментальными данными формулу для распределения энергии в спектре излучения абсолютно черного тела (закон Вина).

1897 Апрель. Джозеф Джон Томсон объявляет об открытии электрона.

1900 25 апреля. В Вене (Австрия) родился Вольфганг Паули.

Июль. Эйнштейн оканчивает Политехникум в Цюрихе.

Сентябрь. Достоверно подтверждено нарушение закона распределения Вина в далекой инфракрасной области спектра излучения абсолютно черного тела.

Октябрь. На заседании Немецкого физического общества в Берлине Планк сообщает, что им получен закон излучения абсолютно черного тела.

14 декабря. В докладе на заседании Немецкого физического общества Планк приводит вывод формулы для излучения абсолютно черного тела. Практически никто не обращает внимания на введенный квант энергии. В лучшем случае его воспринимают как трюк теоретика, от которого потом можно будет отказаться.

1901 5 декабря. В Вюрцбурге (Германия) родился Вернер Гейзенберг.

1902 Июнь. Эйнштейн поступает на работу в патентное бюро в Берне (Швейцария) и становится техническим экспертом III класса.

8 августа. В Бристоле (Великобритания) родился Поль Дирак.

1905 Июнь. В журнале «Аннален дер физик» опубликована статья Эйнштейна, где вводятся кванты света и дано объяснение фотоэффекта.

Июль. В журнале «Аннален дер физик» опубликована статья Эйнштейна с объяснением броуновского движения.

Сентябрь. В журнале «Аннален дер физик» опубликована статья Эйнштейна «Об основных электродинамических уравнениях для движущихся тел», где изложены основные положения специальной теории относительности.

1906 Январь. Эйнштейн с третьей попытки защищает в университете Цюриха диссертацию на соискание степени доктора философии. Диссертация называется «Новое определение размера молекул».

Апрель. Эйнштейн, работающий в патентном бюро, получает повышение и становится техническим экспертом II класса.

Сентябрь. Людвиг Больцман в Италии, вблизи Триеста, кончает жизнь самоубийством.

Декабрь. В журнале «Аннален дер физик» опубликована статья Эйнштейна о квантовой теории теплоемкости.

1907 Май. Резерфорд становится профессором физики в университете в Манчестере.

1908 Февраль. Эйнштейн становится приват-доцентом университета в Берне.

1909 Май. Эйнштейн назначен на должность экстраординарного профессора теоретической физики в университете Цюриха. Контракт действует до октября следующего года.

Сентябрь. Эйнштейн выступает как приглашенный докладчик на годичном собрании Общества немецких естествоиспытателей и врачей в Зальцбурге (Австрия). Он заявляет, что «следующей ступенью в развитии теоретической физики будет построение теории света, которую можно представить себе как некий синтез волновой теории и теории испускания света».

Декабрь. Бор получает степень магистра в университете Копенгагена.

1911 Январь. Эйнштейн становится ординарным профессором Немецкого университета в Праге.

Март. Резерфорд на конференции в Манчестере сообщает об открытии атомного ядра.

Май. В университете Копенгагена Бор защищает диссертацию по электронной теории металлов.

Сентябрь. Бор приезжает в Кембриджский университет и поступает в аспирантуру к Джозефу Джону Томсону.

30 октября — 4 ноября. I Сольвеевский конгресс (Брюссель). Среди приглашенных: Эйнштейн, Планк, Мария Кюри и Резерфорд.

1912 Январь. Эйнштейн получает должность профессора теоретической физики Высшей технической школы в Цюрихе, где он прежде учился.

Март. Бор уезжает из Кембриджа и приступает к работе в лаборатории Резерфорда в университете Манчестера.

Сентябрь. Бор становится приват-доцентом и ассистентом профессора физики в Копенгагенском университете.

1913 Февраль. Бор впервые слышит о серии Бальмера — линиях излучения в спектре водорода, послуживших путеводной нитью при построении квантовой модели атома.

Июль. В журнале «Философикал мэгэзин» опубликована первая из трех статей Бора о квантовой теории атома водорода. Планк и Вальтер Нернст едут в Цюрих, чтобы пригласить Эйнштейна в Берлин. Он соглашается.

Сентябрь. В Бирмингеме Бор представляет новую теорию квантового атома.

1914 Апрель. Эксперимент Франка и Герца подтверждает постулаты Бора: наличие квантовых скачков и уровней энергии атомов. Бомбардируя пары ртути электронами и измеряя частоты испускаемого излучения, они показали, что эти частоты соответствуют переходам между разными энергетическими уровнями. Эйнштейн приезжает в Берлин и становится одновременно действительным членом Прусской академии наук и профессором Берлинского университета.

Август. Начало Первой мировой войны.

Октябрь. Бор возвращается к работе в университете Манчестера. Планк и Рентген подписывают «Манифест девяноста трех».

1915 Ноябрь. Эйнштейн заканчивает общую теорию относительности.

1916 Январь. Арнольд Зоммерфельд предлагает теорию, объясняющую тонкую структуру спектральных линий водорода, и вводит второе квантовое число, заменив круговые орбиты Бора эллиптическими.

Май. Бор становится профессором теоретической физики в Копенгагенском университете.

Июль. Эйнштейн возвращается к работе над квантовой теорией и открывает явления спонтанной и вынужденной эмиссии фотона из атома. Зоммерфельд добавляет магнитное квантовое число в исходную модель атома Бора.

1918 Сентябрь. Паули оставляет Вену, чтобы учиться в Мюнхенском университете у Зоммерфельда.

Ноябрь. Окончание Первой мировой войны.

1919 Ноябрь. Планку присуждена Нобелевская премия по физике за 1918 год. На общем собрании Королевского общества и Королевского астрономического общества официально объявлено, что предсказанное Эйнштейном отклонение светового луча гравитационным полем подтверждено измерениями во время солнечного затмения, выполненными двумя английскими экспедициями в мае. В мгновение ока Эйнштейн становится мировой знаменитостью.

1920 Март. Зоммерфельд ввел третье квантовое число.

Апрель. Бор приезжает в Берлин и впервые встречается с Планком и Эйнштейном.

Август. В Берлине прошел митинг против теории относительности. Эйнштейн впервые приезжает к Бору в Копенгаген.

Октябрь. Гейзенберг становится студентом-физиком Мюнхенского университета и встречается со своим сокурсником Вольфгангом Паули.

1921 Март. Официальное открытие Института теоретической физики в Копенгагене, основателем и директором которого является Бор.

Апрель. Борн уезжает из Франкфурта и становится профессором и директором Института теоретической физики в Геттингене.

Октябрь. Получив степень доктора в Мюнхене, Паули становится ассистентом Борна в Геттингене.

1922 Апрель. Паули покидает Геттинген и занимает должность ассистента профессора в университете Гамбурга.

Июнь. В Геттингене Бор читает серию знаменитых лекций об атомной теории и периодической таблице. Первая встреча Гейзенберга и Паули с Бором.

Октябрь. Начинается шестимесячное пребывание Гейзенберга у Борна в Геттингене. Паули приезжает в Копенгаген и на год (до сентября 1923-го) становится ассистентом Бора.

Ноябрь. Эйнштейну присуждена Нобелевская премия за 1921 год, Бору — за 1922 год.

1923 Май. Опубликована работа Артура Комптона, касающаяся открытого им рассеяния рентгеновских фотонов электронами атомов. «Эффект Комптона», как позднее стали называть это явление, воспринят как неопровержимое свидетельство справедливости гипотезы Эйнштейна о квантах света, выдвинутой в 1905 году.

Июль. Эйнштейн во второй раз приезжает в Копенгаген к Бору. В Мюнхенском университете Гейзенбергу после провала на устном экзамене по экспериментальной физике все-таки удается получить степень доктора.

Сентябрь. Де Бройль, распространив корпускулярно-волновой дуализм на материю, устанавливает связь между волнами и электронами.

Октябрь. В Геттингене Гейзенберг становится ассистентом Борна. Паули после годичного пребывания в Копенгагене возвращается в Гамбург.

1924 Февраль. Пытаясь противопоставить что-либо квантам света, Нильс Бор, Хендрик Крамерс и Джон Слейтер делают предположение, что в атомных процессах закон сохранения энергии выполняется только статистически. Идея БКС экспериментально опровергнута в апреле-мае 1925 года.

Март. Гейзенберг впервые приезжает к Бору в Копенгаген.

Сентябрь. Гейзенберг оставляет Геттинген, чтобы до мая 1925 года работать в институте Бора.

Ноябрь. Де Бройль успешно защищает докторскую диссертацию, тема которой — распространение корпускулярно-волнового дуализма на материю. Диссертация, посланная одним из экзаменаторов Эйнштейну, получила его одобрение.

1925 Январь. Паули открывает принцип запрета.

Июнь. Гейзенберг, страдающий от сенной лихорадки, уезжает на остров Гельголанд в Северном море и делает первые шаги к созданию матричной механики — его версии долгожданной квантовой механики.

Сентябрь. Первая большая статья Гейзенберга «О квантово-теоретическом истолковании кинематических и механических соотношений» опубликована в журнале «Цайтшрифт фюр физик».

Октябрь. Сэмюэл Гаудсмит и Джордж Уленбек вводят понятие квантового спина.

Ноябрь. Паули применил матричную механику к атому водорода (работа опубликована в марте 1926 года).

Декабрь. На альпийском курорте Ароза Шредингер записывает ставшее позднее знаменитым волновое уравнение.

1926 Январь. Шредингер, вернувшись в Цюрих, убеждается, что его волновое уравнение воспроизводит энергетические уровни атома водорода Бора — Зоммерфельда.

Февраль. В журнале «Цайтшрифт фюр физик» опубликована «работа трех» (Гейзенберг, Борн и Йордан), в которой описан математический аппарат матричной механики.

Март. Выходит первая работа Шредингера, отправленная в январе в редакцию «Аннален дер физик». Вслед за ней опубликованы еще пять. Шредингер и другие авторы доказывают, что волновая и матричная механики математически эквивалентны. Это две формы одной и той же теории — квантовой механики.

Апрель. Гейзенберг читает двухчасовую лекцию о матричной механике, на которой присутствуют Эйнштейн и Планк.

Май. Гейзенберг становится ассистентом Бора и лектором Копенгагенского университета. Пока Бор выздоравливает после гриппа, Гейзенберг приступает к расчету спектральных линий гелия в рамках волновой механики.

Июнь. Дирак защищает докторскую диссертацию в Кембриджском университете. Диссертация называется «Квантовая механика».

Июль. Борн предлагает вероятностную интерпретацию волновой функции. Шредингер читает лекцию в Мюнхене. Гейзенберг во время, отведенное на вопросы, заявляет о недостатках волновой механики.

Сентябрь. Дирак едет в Копенгаген, где разрабатывает теорию преобразований, согласно которой волновая механика Шредингера и матричная механика Гейзенберга — это специальные случаи более общей формулировки квантовой механики.

Октябрь. Шредингер посещает Копенгаген. Ему, Бору и Гейзенбергу не удается прийти к согласию относительно физической интерпретации ни матричной, ни волновой механики.

1927 Январь. Клинтон Дэвиссон и Лестер Джермер, наблюдая дифракцию электронов, получают решающее свидетельство в пользу того, что принцип корпускулярно-волнового дуализма относится и к материи.

Февраль. За несколько месяцев Бору и Гейзенбергу не удается сформулировать вразумительную физическую интерпретацию квантовой механики. Нервы у них сдают, и Бор на месяц уезжает кататься на лыжах. За время его отсутствия Гейзенберг открывает принцип неопределенности.

Май. Принцип неопределенности опубликован после дискуссий с Бором об его интерпретации.

Сентябрь. Международный физический конгресс памяти Алессандро Вольта на озере Комо, в Италии. Бор представляет свой принцип дополнительности и основные положения того, что позднее стало известно как копенгагенская интерпретация квантовой механики. Присутствуют Борн, Гейзенберг и Паули. Нет ни Шредингера, ни Эйнштейна.

Октябрь. В Брюсселе на V Сольвеевском конгрессе начинается спор Эйнштейна с Бором об основах квантовой механики и природе реальности. Шредингер становится преемником Планка и занимает должность профессора теоретической физики в Берлинском университете. Комптон получает Нобелевскую премию за открытие «эффекта Комптона». Гейзенберг, которому исполнилось двадцать пять лет, становится профессором Лейпцигского университета.

Ноябрь. Джордж Томсон сообщает, что ему удалось наблюдать дифракцию электронов в экспериментах, отличающихся от экспериментов Клинтона Дэвиссона и Лестера Джермера.

1928 Январь. Паули становится профессором теоретической физики Высшей технической школы в Цюрихе.

Февраль. Гейзенберг читает первую лекцию как профессор теоретической физики в университете Лейпцига.

1929 Октябрь. Де Бройль получает Нобелевскую премию за открытие волновой природы электрона.

1930 Октябрь. VI Сольвеевский конгресс (Брюссель): второй раунд дебатов Эйнштейна и Бора. Последний показывает несостоятельность мысленного эксперимента Эйнштейна «ящик с часами», призванного продемонстрировать несамосогласованность квантовой механики.

1932 В Германии выходит книга Джона фон Неймана «Математические основы квантовой механики». В ней содержится «доказательство невозможности»: ни одна теория со скрытыми параметрами не может воспроизвести предсказания квантовой механики. Дирак избран Лукасианским профессором Кембриджского университета — должность, которую когда-то занимал Исаак Ньютон.

1933 Январь. В Германии нацисты приходят к власти. Эйнштейн в это время находится в Америке как приглашенный профессор Калифорнийского технологического института.

Март. Эйнштейн публично заявляет, что не вернется в Германию. После прибытия в Бельгию он отказывается от членства в Прусской академии наук и разрывает все связи с государственными учреждениями Германии.

Апрель. Нацисты принимают закон «О восстановлении профессионального чиновничества», направленный на борьбу со своими политическими оппонентами и евреями. К 1936 году уволено более 1600 ученых, треть из них — научные работники, в том числе двадцать человек, которые уже были лауреатами Нобелевской премии или стали ими позднее.

Май. В Берлине сожжено двадцать тысяч книг. Костры из «негерманских» сочинений пылают по всей стране. Хотя на Шредингера, в отличие от Борна и многих других, не распространяются положения нацистского закона о гражданских служащих, он покидает Германию и отправляется в Оксфорд. Гейзенберг остается. В Англии для оказания помощи бежавшим из Германии ученым, художникам, писателям создан Академический совет помощи, президентом которого становится Резерфорд.

Сентябрь. Эйнштейн покидает Бельгию и направляется в Англию. Самоубийство Пауля Эренфеста.

Октябрь. Эйнштейн приезжает в Принстон. Ученый, намеревавшийся провести в Институте перспективных исследований несколько месяцев, никогда больше не вернется в Европу.

Ноябрь. Гейзенберг получает Нобелевскую премию за 1932 год, вручение которой было отложено на год. Дирак и Шредингер разделили премию за 1933 год.

1935 Май. В журнале «Физикал ревю» опубликована статья Эйнштейна, Подольского и Розена (ЭПР) «Можно ли считать, что квантово-механическое описание физической реальности является полным?»

Октябрь. В «Физикал ревю» опубликован ответ Бора ЭПР.

1936 Март. Шредингер и Бор встречаются в Лондоне. Бор заявляет, что желание Шредингера и Эйнштейна нанести удар по квантовой механике «ужасно» и является «предательством».

Октябрь. Борн занимает должность профессора естественных наук в университете Эдинбурга, проведя до того около трех лет в Кембридже и несколько месяцев в Бангалоре (Индия). Здесь он остается работать до выхода на пенсию в 1953 году.

1937 Февраль. Во время кругосветного турне Бор на неделю приезжает в Принстон. Впервые после публикации статьи ЭПР Эйнштейн и Бор встречаются и обсуждают интерпретацию квантовой механики.

Июль. В одном из журналов СС Гейзенберг назван «белым евреем» за то, что преподает «жидовскую» физику, в частности теорию относительности Эйнштейна.

Октябрь. В Кембридже в возрасте шестидесяти шести лет умирает Резерфорд.

1939 Январь. Бор приезжает в Институт перспективных исследований на семестр как приглашенный профессор. Эйнштейн избегает дискуссий с Бором. За четыре месяца они встречаются только однажды — на официальном приеме.

Август. Эйнштейн пишет письмо президенту Рузвельту, где поднимает вопрос о возможности создания атомной бомбы и угрозе создания подобного оружия в Германии.

Сентябрь. Начинается Вторая мировая война.

Октябрь. Шредингер приезжает в Дублин после увольнения из университетов Граца и Гента. Он остается в Дублине. В 1956 году Шредингер возвращается в Вену.

1940 Март. Эйнштейн пишет Рузвельту второе письмо об атомной бомбе.

Август. Паули покидает охваченную войной Европу и, как и Эйнштейн, работает в Институте перспективных исследований. Здесь он остается до 1946 года, после чего возвращается в Цюрих.

1941 Октябрь. Гейзенберг приезжает к Бору в Копенгаген. Дания оккупирована немецкими войсками в апреле 1940 года.

1943 Сентябрь. Бор с семьей бежит в Швецию.

Декабрь. Бор приезжает в Принстон, где за обедом встречается с Эйнштейном и Паули. Затем он отправляется в Лос-Аламос для работы над атомной бомбой. Это первая встреча Эйнштейна и Бора после визита датчанина в Принстон в январе 1939 года.

1945 Май. Капитуляция Германии. Союзники арестовывают Гейзенберга.

Август. Бомбардировка Хиросимы и Нагасаки. Бор возвращается в Копенгаген.

Ноябрь. Паули присуждена Нобелевская премия за открытие принципа запрета.

1946 Июль. Гейзенберг назначен директором Института теоретической физики им. кайзера Вильгельма в Геттингене, в 1948 году переименованного в Институт им. Макса Планка.

1947 Октябрь. В Геттингене в возрасте восьмидесяти девяти лет умирает Планк.

1948 Февраль. Бор как приглашенный профессор приезжает в Институт перспективных исследований, где остается до июня. Отношения Бора с Эйнштейном более сердечные, чем во время его предыдущих визитов, но их взгляды на интерпретацию квантовой механики остаются разными. В Принстоне для сборника в честь семидесятилетия Эйнштейна (март 1949 года) Бор пишет статью, где рассказывает о спорах с Эйнштейном на Сольвеевских конгрессах 1927 и 1930 годов.

1950 Февраль. До мая Бор работает в Институте перспективных исследований.

1951 Февраль. Выходит книга Давида Бома «Квантовая механика». В ней содержится новый, упрощенный вариант мысленного эксперимента ЭПР.

1952 Январь. Опубликованы две работы Бома, в которых он делает то, что, согласно фон Нейману, невозможно: предлагает интерпретацию квантовой механики, основанную на скрытых параметрах.

1954 Сентябрь. Бор до декабря остается в Институте перспективных исследований.

Октябрь. Борн, глубоко разочарованный тем, что его обошли при вручении Нобелевской премии за 1932 год (вручена Гейзенбергу), наконец удостоен этой награды «за фундаментальные исследования по квантовой механике, особенно за статистическую интерпретацию волновой функции».

1955 Апрель. В Принстоне в возрасте семидесяти шести лет умирает Эйнштейн. Его прах развеян. Место, где это произошло, неизвестно.

1957 Июль. Хью Эверетт III предлагает формулировку квантовой механики, используя понятие относительного состояния. Позже она стала известна как многомировая интерпретация.

1958 Декабрь. В Цюрихе в возрасте пятидесяти восьми лет умирает Паули.

1961 Январь. В Вене в возрасте семидесяти трех лет умирает Шредингер.

1962 Ноябрь. В Копенгагене в возрасте семидесяти семи лет умирает Бор.

1964 Ноябрь. Джон Белл приходит к выводу, что любая теория со скрытыми параметрами, предсказания которой согласуются с предсказаниями квантовой механики, должна быть нелокальной. Работа опубликована в малочитаемом журнале. Неравенство Белла определяет возможные границы значений корреляций квантовых спинов пары перепутанных частиц для любой теории со скрытыми параметрами.

1966 Июль. Белл окончательно доказал ошибочность опубликованного в книге фон Неймана «Математические основы квантовой механики» доказательства невозможности существования теории со скрытыми параметрами. Свою статью Белл отправил в журнал «Ревю оф модерн физикс» еще в конце 1964 года, но из-за ряда недоразумений ее публикация задержалась.

1970 Январь. В Геттингене в возрасте восьмидесяти семи лет умирает Борн.

1972 Апрель. Джон Клаузер и Стюарт Фридман из Калифорнийского университета в Беркли экспериментально проверили неравенство Белла и сообщили о его нарушении: ни одна теория со скрытыми параметрами не может воспроизвести предсказания квантовой механики. Однако остаются сомнения в точности их результатов.

1976 Февраль. В Мюнхене в возрасте семидесяти пяти лет умирает Гейзенберг.

1982 После многих лет подготовительной работы Ален Аспект с коллегами проверяет неравенство Белла с максимально возможной точностью. Их результаты показывают, что это неравенство нарушается. Большинство физиков, включая самого Белла, соглашается с этими результатами.

1984 Октябрь. Во Флориде в возрасте восьмидесяти двух лет умирает Дирак.

1987 Март. Во Франции в возрасте девяноста четырех лет умирает де Бройль.

1997 Декабрь. Группа из Инсбрукского университета, возглавляемая Антоном Зейлингером, сообщает, что удалось осуществить передачу квантового состояния частицы из одного места в другое, что фактически означает ее телепортацию. Неотъемлемая часть этого процесса — явление квантового перепутывания. Группа из Римского университета под руководством Франческо де Мартини тоже успешно осуществляет эксперимент по квантовой телепортации.

2003 Октябрь. Энтони Леггетт публикует неравенство, аналогичное неравенству Белла, но полученное в предположении о нелокальной реальности.

2007 Апрель. Австрийско-польская группа под руководством Маркуса Аспельмейера и Антона Цайлингера сообщает об измерении ранее не проверявшихся корреляций для пар перепутанных фотонов, показывающее, что неравенство Леггетта нарушается. Эксперимент отметает возможность существования только некоторой группы возможных нелокальных теорий со скрытыми параметрами.

20... Квантовая теория гравитации? Теория всего? Теория по ту сторону кванта?


Комментировать


 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия