Геннадий Горелик - Матвей Петрович Бронштейн

А теперь рассмотрим внимательнее ход интересующих нас событий и попытаемся понять мотивы их участников.

4.2. Гипотеза несохранения и мотивы ее сторонников

а) В ожидании релятивистской теории квант. Первые сомнения Бора в ЗС, порожденные его антипатией к эйнштейновским квантам света, нашли мало сочувствия не только за пределами его группы, но и среди его сотрудников. Не разделял эти сомнения даже Слетер, на основе идеи которого (о виртуальном поле излучения) и в соавторстве с которым Бор в 1924 г. попытался реализовать «закон несохранения энергии» [202, с.138]. При этом следует сказать, что сомнения в идее световых квантов были довольно широко распространены, и не только среди физиков старшего поколения. Например, Ландау в 1927 г., рассматривая квантование электромагнитного излучения, сказал: «Введение световых квантов, однако, произвольно и не является необходимым» [213, с. 21] (в то же время Бронштейн, как видно по его первым работам, был на фотонных позициях). Квантовый парадокс (как называли тогда проблему совмещения дискретного и непрерывного описаний) скорее вдохновлял теоретиков, находящихся на подъеме. Сама сила парадокса предвещала такое его разрешение в теории, которое могло превзойти разрешение эфирных парадоксов теорией относительности. Но отказ от ЗС при отсутствии нового принципа, способного заменить его, для большинства теоретиков не имел тогда серьезных оснований.

В 1929 г., когда Бор вернулся к своей идее, ситуация существенно изменилась. В рамки ЗС не укладывался экспериментальный факт (непрерывность Р-спектра). И, что еще важнее, теория благословляла принципиально новое поведение Природы в соответствующей области, поведение, не обязанное подчиняться построенной и успешно действовавшей квантовой механике. Благословение это предшествовало надежному установлению экспериментального факта и от того становилось еще более убедительным. Ведь до открытия нейтрона (1932) считалось несомненным, что в состав ядра входят электроны: об этом «непосредственно» свидетельствовали сами Р-лучи. А появившийся в 1927 г. принцип неопределенности сделал ясным, что к внутриядерным электронам неприменима нерелятивистская теория, какой была квантовая механика: подставив размер ядра и массу электрона в соотношение AxAp~h, получим релятивистские скорости внутриядерных электронов, что выводит соответствующие явления в область релятивизма.

Для понимания сторонников боровской гипотезы важно учитывать общее состояние фундаментальной физики на рубеже 20—30-х годов. Это было время ожидания «релятивистской теории квант» — теории, в которой действовали бы наравне две мировые константы с и h. Дираковское уравнение для электрона (1928) считалось, конечно, выдающимся результатом, но неполноценным из-за отрицательных состояний. Кроме того, от подлинной ch-теории ожидалось гораздо большее, чем давало уравнение Дирака. Синтез релятивистских и квантовых идей в ch-теории казался чуть ли не последним важным событием в теоретической физике. Все ожидали, что ch-теория объяснит численное значение постоянной тонкой структуры а = e2/ch и — тем самым — атомизм заряда [81, с. 205]. Только немногие осознавали, что за построением ch-теории должно еще последовать построение cGh-теории и (на ее основе) космологии [21, 250], для большинства же слабость гравитационного взаимодействия и его неучастие в атомной физике было достаточной причиной, чтобы оставлять G вне поля зрения.

С конца 20-х годов физики, не успевшие еще вполне привыкнуть к радикальным переменам, связанным с квантовой механикой, были вместе с тем уверены, что грядущая ch-теория принесет с собой еще более глубокую перестройку [252, с. 72]. Эта уверенность питалась несколькими причинами.

Во-первых, тогда еще не выдохлась программа единой теории поля [128]. Хотя к эйнштейновскому идеалу такой теории относились в основном скептически, единое представление релятивизма, квантов, гравитации и электромагнетизма казалось возможным в обозримом будущем. А такая возможность — даже при малой ее вероятности — окрыляла теоретическую мысль.

Другим источником теоретического радикализма были глубокие трудности, не устранимые тогдашними средствами, прежде всего — бесконечности теории поля.

И, наконец, третий, пожалуй, самый важный источник нонконсерватизма: на рубеже 20—30-х годов обнаружились ограничения понятийного аппарата, рожденные совместным учетом релятивизма и «квантизма» (индивидуальные неопределенности, бессмысленность понятия «поле в точке» и т. д. [158, 163]). К этому добавлялись и «фундаментальные дефекты» первой квантово-релятивистской теории — теории Дирака (дефекты эти превратились в триумф только после открытия позитрона в 1932 г.).

Замечательные реальные достижения квантовой механики внушали теоретикам уверенность, что физика находится на правильном пути, но перечисленные обстоятельства убеждали их в том, что до конца пути еще далеко. В настроении теоретиков на рубеже 20—30-х годов действовала инерция революционности, оставшейся от эпохи создания теории относительности и квантовой механики. Физики успели привыкнуть к темпу понятийной перестройки предыдущих десятилетий. Поэтому, например, в то время смогла появиться такая радикальная идея, как квантование пространства-времени. Поэтому и радикальность гипотезы несохранения по тем временам воспринималась не так уж остро.

б) Нейтринная альтернатива. В революционном настрое теоретиков кроется причина преобладавшего вначале отрицательного отношения к нейтринной гипотезе Паули. Эта гипотеза казалась слишком простым решением ядерной проблемы, слишком дешевым.

Легко понять, почему нейтринная гипотеза могла казаться непривлекательной в самом начале 30-х годов. Ведь тогда было хорошо известно, что вещество (или материя, как тогда чаще выражались) построено всего из двух элементарных частиц — электрона и протона, существование которых надежно установлено и проявляется в огромном количестве фактов. Обе частицы имеют электрический заряд. Незаряженный фотон не стоял тогда в одном ряду с этими материальными частицами не только в силу его молодости и традиционного противопоставления света и материи, но и по причине, физически более существенной,— свет характеризовал только взаимодействие и не выполнял функций строительного материала. Добавление к двум элементарным частицам материи еще одной, не обладающей электрическим зарядом и почти не обладающей массой (короче, неуловимой частицы), казалось пресловутым умножением сущностей, искусственной гипотезой для спасения старого закона природы, нуждающегося в замене. Не случайно Паули целых три года воздерживался от публикации своей идеи и обсуждал ее только устно. Осенью 1933 г., накануне перелома в физическом общественном мнении, Бронштейн писал [77]: «Однако до последнего времени допущение "нейтрино" казалось признаком столь дурного вкуса, что теоретики, почти не колеблясь, принимали альтернативу, предложенную Бором», т. е. гипотезу несохранения энергии (ГН).