Опыт первых открытий в области атомного ядра – здесь слову «опыт» следует придать некоторый мистический оттенок – непередаваем. Равным образом, не может быть речи и о том, чтобы передать сущность всех этих открытий неподготовленным слушателям. Какую же надежду оставляет им Оппенгеймер?

«Мы должны рассказывать о сюжете наших открытий не так, как об этом говорил бы сонм ученых-специалистов, но как сказал бы человек, который жаждет при помощи аналогий, описаний и веры понять то, что другие обдумали, открыли и свершили. Такими бывают рассказы бывалых солдат, вернувшихся из чрезвычайно трудного и героического похода; рассказы исследователей, только что спустившихся с вершин Гималаев; рассказы о тяжелых болезнях или о мистическом общении с богом. Все эти истории передают немногое из того, что пережил сам рассказчик. Это нити, которые связывают нас друг с другом в обществе и превращают нас в нечто лучшее, нежели изолированные индивидуумы».

Следует ли видеть в высказываниях такого рода выражение чувства гордости и превосходства, чувства недоверия к интеллектуальным способностям простого слушателя? Не проскальзывает ли здесь скорее трагическое ощущение одиночества, потребность обращаться к людям, общаться с другими членами общества? Во всяком случае, после того как Оппенгеймер высказывает мысль о невозможности популяризировать науку, сам он предпринимает попытку объяснить «планетарную» модель атома Резерфорда (маленькое ядро с положительным зарядом, окруженное находящимися на значительных расстояниях отрицательными зарядами) и показать те затруднения, с которыми столкнулись ученые с первых же дней появления этой схемы.

Если бы электрон вращался вокруг атомного ядра, как планета вокруг Солнца, то его орбита под воздействием ядер-ной бомбардировки должна была бы более или менее вытягиваться или округляться, в зависимости от силы получаемых импульсов. Однако на деле не происходит ничего подобного. Движение электрона не подчиняется законам ньютоновской механики. Равным образом оно не подтверждает законы Максвелла. Элементарная теория электромагнетизма устанавливает, что перемещение электрического заряда по любым траекториям, отличным от прямой, сопровождается излучением, связанным с известной потерей энергии. В бесконечно малый промежуток времени – меньше миллионной доли секунды – излучение электрона должно было бы пройти всю гамму частот, а сам электрон, по мере того как он терял бы энергию, приближался бы к ядру и в конце концов упал бы на него. Но этого также не наблюдается. Невозбужденные атомы водорода стабильны и идентичны, они не испускают никакого излучения и существуют вечно. Наконец, если атомы находятся в возбужденном состоянии, то они испускают излучение, однако только на определенных частотах, свойственных только данному виду атомов. При бомбардировке атомов электронами они могут принять некоторое количество энергии последних, но опять-таки в определенных количествах. Облученные светом атомы могут испустить электрон, но только при условии, что количество световой энергии соответствует заранее определенному минимуму. Именно исходя из этого, Нильс Бор пересмотрел схему Резерфорда, а Эйнштейн и Планк заложили основы квантовой теории. Понимание микрофизических явлений требовало отныне отказа ог традиционных понятий. Электрон переходит с одного энергетического уровня на другой, но мы не можем реально представить себе этот переход, исходя из движения материи. Поведение массы атомов в будущем может быть предсказано по теории вероятности, но нельзя в деталях предопределить заранее поведение каждого атома. «В самом сердце физического мира мы сталкиваемся с полным исчезновением причинности, которая казалась нам главнейшей характеристикой ньютоновской физики».

Однако последняя остается справедливой для микрофизического мира: мира машин, снарядов, звезд. Как примирить знания прошлого с новейшими достижениями физики? При помощи принципа соответствия, который формулируется на основе кванта действия. Если физические величины, характеризующие данное явление, значительно больше кванта, другими словами, если энергия и время данного явления значительно больше энергий и времени, которые имеют место в сфере атомных явлений, «статистические законы приводят… к вероятностям, которые все более и более приближаются к достоверности, апричинные характеристики атомной теории становятся несущественными и теряются в естественной неточности вопросов, относящихся к макроскопическим явлениям».

Но на этом не прекращается переворот в существовавших ранее представлениях.

Когда Эйнштейн открыл, что свет, распространяется прерывистыми пакетами энергии, казалось невозможным согласовать это открытие с всемирно принятой теорией Максвелла, по которой свет представлял собой цепь волн. Прерывистость предполагает наличие зерен света (фотонов), и тем не менее столь известное явление, как интерференция света, абсолютно схоже с тем, что происходит с волнами на поверхности озера. Впрочем, энергия каждого фотона является произведением кванта действия (постоянная Планка) на частоту данного фотона, и эта последняя величина предполагает волновой характер фотона. Но как зерна света могут одновременно быть и волнами? Луи де Бройль положил конец этому противоречию, предложив считать любые корпускулы – и не только фотоны – «связанными» с волной. Это справедливо для электрона, протона, нейтрона и даже для атома. Это было бы справедливо, обобщает Оппенгеймер, «и для больших тел, если бы не незначительность постоянной Планка, в результате чего длина волн у крупных тел практически незначительна по сравнению с их размерами и возможностью достоверно определить их положение и размеры».

Шредингер облек это обобщение в математическую форму. Так родилась волновая механика. Теоретическое развитие волновой механики, а также трудности, возникшие при опытной проверке, привели к еще более невероятным понятиям. «Волны» новой механики значительно более абстрактны, чем волны, которые до тех пор встречались в физике. Их толкование приводит только к статистическим предположениям: мы имеем такую-то долю вероятности встретить электрон в определенной точке, но мы не обладаем уверенностью в этом. Более того, чем точнее определяются скорость и импульс электрона, тем менее точно можно определить его координаты. И наоборот. Гейзенберг вывел математическое уравнение этой неопределенности. Вот как далеки мы ныне от ньютоновской механики: теперь не недостаток данных, а сама сущность природы приводит к тому, что нельзя одновременно определить все аспекты материальной системы в определенный момент. После принципа соответствия нам надлежит допустить принцип дополнительности; энергетический уровень электрона и его орбита являются взаимодополняющими понятиями: «Когда применяется одно из них, второе не поддается определению, и полное описание требует то одного, то другого понятия, в зависимости от данных, полученных в результате наблюдения, и вопросов, которые требуют ответа».

Оппенгеймер предостерегает от ошибок, к которым может привести общепринятое значение терминов, ошибок, часто допускаемых философами. Мир атомов не перестает объективно существовать. Но доступ в него мы получаем только при помощи макроскопических средств. Об атомных явлениях мы узнаем по вспышке лампы, по следу в камере Вильсона или дрожанию стрелок на циферблате. Уже сущность опыта предопределяет, что будем измерять, поскольку, естественно, невозможно измерять все сразу.

Оппенгеймер замечает, что описание квантовой физики можно продолжить и дальше. «Но слова становятся странными и неудобными, – говорит он, – они могут удивительно исказить то, что можно ясно изложить языком математики».

Остановимся на нескольких следствиях новой физики.

Поскольку механическая причинность уступила место вероятностям, может произойти явление чрезвычайно маловероятное. Так, например, в массе звездной материи ядра с незначительной энергией могут случайно войти в контакт друг с другом и начать цепную реакцию. Это только гипотеза. Но захват блуждающих электронов ядром урана-235 объясняется тем фактом, что взаимодействия между частицами иногда возможны на расстояниях, которые определяются не их размерами (иначе говоря, не их положением в пространстве), а длиной их волны (вероятностью их присутствия). И в конце концов, как объясняет Оппенгеймер, само понятие идентичности частицы может быть поставлено под сомнение.