Из интервью Т. Максименко с физиком-теоретиком, зам. руководителя отделения Петербургского института ядерной физики РАН Дмитрием Дьяконовым - http://www.polit.ru/science/2009/10/01/djakonov1.html

- Физики многое предсказывают – это как гадание на кофейной гуще?

- Нет, конечно. Чем физика отличается от астрологии или предсказаний цыганки – это, прежде всего, количественная вещь, это основано на математических уравнениях. А нас в школе учили, если математические уравнения написаны, они могут быть решены. Можно получить в результате число. Это число сравнивается с тем, что наблюдается в эксперименте. Если совпадает с экспериментом или с каким-то наблюдением, то это подтверждение того, что ты находишься на правильном пути. Веками разработана целая система, как отличить жульничество от правды в науке, и этим наука отличается от астрологии и других видов надувательства, – что разработана система, как отличить правду от лжи.

- Ну и как?

- Давайте, я приведу пример... Середина XIX века. Люди были уже умные, они умели, например, рассчитывать движения планет вокруг солнца. Астрономы тоже к тому времени построили хорошие телескопы. И с помощью хороших телескопов можно было измерять положение планет на небе с точностью до одной сотой градуса, это очень-очень мало. И было всё замечательно, было полное согласие теории Ньютона про всемирное тяготение: все планеты крутились по орбитам вокруг Солнца, и астрономы подтверждали положение планет, и всё было в порядке для Марса, Венеры, Сатурна, Юпитера. Была последняя планета – Уран, у которой наблюдалось маленькое отклонение от предсказания. Отклонение было на крошечную величину – на одну пятидесятую градуса! Но учёные того времени взволновались по поводу этого жалкого отклонения в 1/50 градуса и пытались найти объяснение этому.

Дело в том, что если ты не понимаешь отклонения в 1/50 градуса, это тревожный сигнал, что ты, возможно, не понимаешь чего-то гораздо более важного. Это может быть признаком того, что нечто очень фундаментальное, основополагающее неправильно в наших представлениях. Например, что теория Ньютона является неправильной, или она неприменима к движению планет. Всегда, когда есть отличие между предсказаниями теории и экспериментом, это отличие надо понять. Ну вот, была эта проблема про 1/50 градуса, и замечательный французский астроном и математик Леверье предположил, что за Ураном дальше находится ещё одна планета, которая может своим тяготением влиять на движение Урана.

Эта планета была неизвестна. Предположив, что есть такая планета, Леверье рассчитал, как должна двигаться планета Уран под действием дополнительной планеты, чтобы объяснить 1/50 градуса, а дальше ему надо было проверить это. Но он был, как теперь бы сказали, теоретик. У него не было под рукой телескопа, поэтому он написал своему коллеге в Берлинскую обсерваторию астроному Галле: наведи, мол, свой телескоп в такую-то точку звёздного неба и расскажи, что ты там увидишь. В первую же ясную ночь Галле навёл телескоп в указанную точку неба и к своему изумлению увидел маленькую звёздочку, которой не было в тогдашнем звёздном каталоге. Таким образом, была открыта новая планета. Её назвали Нептун, она была открыта на кончике пера, потому что её предсказал Леверье. Тем самым эта 1/50 градуса сыграла потрясающую роль в истории человечества. Не только была открыта новая планета, но подтверждено, что теория Ньютона правильна, что мы правильно понимаем движение планет, мы правильно понимаем, как устроена солнечная система.

- Но в XX веке пришёл Эйнштейн со своей теорией относительности. И сказал, что все расчёты, основанные на механике Ньютона, были неправильны.

- Это неточно. Теория относительности Эйнштейна немножко изменяла, немного подправляла старую, заслуженную теорию Ньютона для случая, когда тела двигаются со скоростью, близкой к скорости света.

Скорость света – 300 тыс. км/сек. Это очень большая скорость. И планеты, и ракеты двигаются со скоростью, которая в 100 тысяч раз меньше. Эйнштейн, безусловно, прав. Но его поправка к теории Ньютона – это десятый знак после запятой для тех скоростей, с которыми мы обычно имеем дело. Поэтому, если нас интересует десятый знак после запятой, а для космических ракет это уже важно, тогда нам нужно учитывать поправку, которой нас научил Эйнштейн.

При этом Эйнштейн воплотил свои идеи в математические уравнения. То, что называют общей теорией относительности, это действительно гениальное построение 100-летней давности. Эйнштейн превратил концепцию, что явления природы объективны и не зависят от системы координат, в которой мы наблюдаем то или иное явление, в проверяемую количественную теорию, которую можно было сравнить, и было сравнено с экспериментом. За сто лет было проведено такое количество тончайших сравнений, что мы сейчас не испытываем сомнений, что Эйнштейн был прав.

Однако, как ни парадоксально, теория Эйнштейна тоже не полна, как мы теперь понимаем, и нам придётся в ближайшее время её видоизменять, дополнять. Оказалось, что она не применима к описанию микромира, к очень мелким деталям строения вещества. Там царствует другая царица физики, которая называется Квантовая Механика.

- В которую не поверил Эйнштейн?

- Да, это поразительная история. В каком-то смысле Эйнштейн был создателем и квантовой механики тоже. В 1905 году молодой Эйнштейн, которому тогда было 26 лет, в один год как бы создал две науки, и обе стали царицами физики на весь XX век. Одна Теория Относительности, а другая Квантовая Механика. Он заложил основы квантовой механики, но у него были какие-то психологические трудности с этой наукой. Потому что она уж слишком сильно отличалась от обыденных представлений, от жизни, от жизненного опыта. И при всей своей гениальности он почему-то считал, что квантовая механика не есть окончательная теория. Но он был неправ.

Квантовую механику создавало много людей, но главными были датчанин Нильс Бор и ряд других людей: Шрёдингер, Гейзенберг, Дирак. Но Нильс Бор прежде всего. А началось с того, что Резерфорд в 1910 году поставил такой опыт. Он ускорял альфа-частицы, они же ядра гелия, которые пролетали через тонкую золотую пластинку. Удивительным образом небольшое число альфа-частиц отскакивало назад, как будто натыкались на стенку. Резерфорд проанализировал результаты своего эксперимента и пришёл к выводу, что золото состоит из отдельных атомов, и атом выглядит следующим образом: имеется тяжёлое ядро, в котором сосредоточена вся масса, а вокруг ядра витают по орбитам электроны, которые очень лёгкие. Это то самое, что мы часто видим, – всем надоевший символ атома, вы его знаете: ядро и вокруг него такие орбиты из электронов, – вот это детище Резерфорда. Он придумал такую модель атома, которая оказалась почти правильной.

Всё, казалось бы, хорошо: он объяснил свой эксперимент с золотой пластинкой. Но была одна загвоздка. Она состояла в том, что электроны притягиваются ядром, и простой расчёт по классической физике показывал, что они должны падать на ядро практически мгновенно, за ничтожнейшую долю секунды. И это должно происходить в каждом атоме, а если всё состоит из атомов, и все атомы устроены так, что электроны падают на ядра, значит, материя нестабильна. Что находится в резком противоречии с тем, что мы существуем, значит, атомы стабильны. Такой возник неприятный парадокс.

- А почему электроны не падают?

- Потому что, когда мы имеем дело с такими мелкими частицами, как электрон, там действуют другие законы. Ньютон перевернулся бы в гробу, если бы узнал, что электроны в атомах не подчиняются его законам, а подчиняются законам другой науки, которая называется квантовая механика. Квантовая механика – наука совершенно удивительная.

Я считаю, что человек, который понимает квантовую физику, находится на полступеньки ближе к Богу. И физикам в начале XX века очень большой кровью далось преодоление психологического барьера, преодоление старых, привычных законов, пока они не поняли, что миром управляют другие законы – законы квантовой физики. Они пришли к этому, потому что были сделаны эксперименты, которые однозначно доказывали, что микромир живёт не по ньютоновским законам. И когда всё это было осознано, была создана наука – квантовая физика или квантовая механика.

- И по этим ступенькам Бор пошёл к Богу?

- Да, он сделал шаг... Это звучит высокопарно, но я действительно считаю, что если вы понимаете квантовую механику, то вы понимаете, как устроен мир вокруг вас. Понимаете, почему, когда вы берётесь за металл, то он в первые секунды холодный, почему стекло прозрачное, и откуда берётся огромная энергия в ядерном реакторе. Вы понимаете, как работает процессор в вашем компьютере и почему светит солнце, – вы понимаете мир. Поэтому я говорю, что человек, который этим владеет, он на полступеньки ближе к Богу. Люди, которые знают квантовую механику, живут и мыслят иначе, чем люди, которые её не знают.

- Среди физиков есть верующие?

- Физиков я, пожалуй, не знаю, а верующих математиков знаю. Математикам безразлично, как «на самом деле» – им важна логическая непротиворечивость.

- Но Эйнштейн, Ньютон верили в Бога.

- Нет, не думаю. Ну, или это такой Бог метафизический, ему свечка не ставится – это другой Бог.

- А физика и Бог как тогда соотносятся?

- Это глубокий вопрос, одной фразой не отделаешься, но история человечества состоит в том, что мы постепенно отодвигаем границы того, что мы не понимаем, – она отходит. Когда-то не было понятно ничего, когда-то человеку нужно было для объяснения явлений что-то сверхъестественное, что условно называлось Богом. И постепенно, по мере того, как мы узнавали, почему солнце горячее, что вызывает холеру и так далее, нам уже не было необходимости прибегать к Богу при каждой встрече с Непознанным.

А ещё важнее то, что люди ещё вчера жили просто кошмарной жизнью. Нам, сытым, обутым, с пломбами в зубах, вырезанным аппендиксом и стентом в коронарном сосуде, просто не постичь, какой ужасной была жизнь большинства людей всего-то несколько поколений назад. Люди голодали, болели, вечно жестоко страдали, помирали в детском и цветущем возрасте. Как тут не подумать о Боге?

Но физики любят понятие Бог и употребляют слово, может быть, всуе. Но иногда, поскольку не всё познано, мы говорим «Бог устроил это, Бог устроил то...» Часто цитируют, как глубокомысленное, высказывание Эйнштейна: «Бог не играет в кости» и выводят из этого, что он был верующий.

А я уверен, что это был просто рабочий момент в дискуссии, оборот речи. Помню, мой босс и учитель Владимир Наумович Грибов сказал как-то: «Бог отказался от сложностей и сделал всё очень просто…» Это из той же серии, это – фигура речи.

- Нильс Бор был молодым человеком, когда он взялся за парадокс о стабильности атомов. Почему он взялся за это? Разве не было тогда более актуальных задач?

- Что было в начале 10-х годов XX-го столетия? Газеты обсуждали кризис на Балканах, рекламировались подтяжки и дамское бельё. Ну, как всегда, народ выпивал, ходил на футбол. Атомная физика была в тот момент нечто совершенно бесполезное, как сейчас какая-нибудь космология. Реальная жизнь, реальная техника тогда, – это производство кокса, выплавка стали, динамит. Индустриальной считалась та держава, которая вырабатывала много угля и стали. Делала броненосцы, пушки, паровозы. Вот это было главным.

Но на самом деле судьбу цивилизации определило не это, а определил молодой датчанин Нильс Бор, который в конечном счёте понял, что происходит в атоме.

С тех пор прошло меньше ста лет, и я где-то читал, что больше трети мировой продукции по стоимости – это производство вещей, которые невозможно сделать, если не знать квантовой физики. Потому что вся электроника, компьютеры, мобильники и вся индустрия вокруг них – всё это работает, потому что физики поняли, как устроен атом, и почему электроны не падают на ядро. Поэтому фактически Нильс Бор и его коллеги предопределили всё развитие конца XX века и последующих веков. Мир должен был бы затаить дыхание, когда Бор взялся за задачу, почему электроны не падают на ядро.