Остается уловить смысл надежд на возвращение к старым законам классически-причинного типа.
Добро бы, дело обстояло так: случай — штука капризная, вероятности — вещь ненадежная, со спокойной душой положиться на квантовую механику нельзя, ее расчеты и предсказания могут вдруг подвести. Поэтому — давайте отыскивать другие законы микромира, безупречно точные, такие, чтобы вмешательство случая не грозило попутать нам карты.
Замечательно, что надежды на возвращение к «точным» законам движения никто и никогда не связывал с мыслью о таком улучшении квантовой механики. Она в этом не нуждалась. Физики сразу увидели, что на нее можно положиться: припомните цифру — около тысячи работ по квантовой механике за первые два года ее существования! Она блистательно доказала свою правоту и работоспособность. Она доказала, что открытые ею «неточные» законы гораздо безупречнее по точности, чем точнейшие законы механики классической.
Это звучит как парадокс, но приблизительность классических законов состояла именно в их абсолютной точности. Они приписывали природе то, чего в ней нет. Законы классической причинности как бы «улучшали природу» — они исправляли ее великую небрежность, ибо она сама вовсе не позаботилась о том, чтобы любые события совершались в ней по единственному заранее и навсегда установленному расписанию. Но то обстоятельство, что наука «улучшает» природу, доказывает не истинность знания, а его ограниченность. Снабдив частицы волновыми свойствами, природа наделила их целым спектром возможностей. А классическая механика заставляла все тела всегда ходить по струнке. Точность ее законов была очень удобной: она позволяла ученым однозначно предсказывать поведение механических систем. Однако, как заметил первооткрыватель электрона Джи-Джи Томсон, «нельзя думать, что вселенная построена по принципу наибольшего удобства математиков». Абсолютная математическая точность классических законов обернулась их физической неточностью.
Это-то и подвело классическую однозначную причинность, когда она попыталась распространить свой деспотизм и на микромир, где волновыми свойствами частиц уже нельзя было пренебрегать безнаказанно.
…Согласно старым «точным» законам альфа-распад радиоактивных ядер, скажем, урана, был бы совершенно невозможен. Неважно, как внутри тяжелого уранового ядра образуется легкое ядро гелия — альфа-частица. Важно, что эта альфа-частица удерживается в урановом ядре огромными силами ядерного притяжения. Они гораздо могущественней сил электрического отталкивания, которые стараются выставить альфа-частицу наружу. Ядро как бы окружено барьером — физики называют его «потенциальным». Прорваться через него трудно — он высок. Для этого нужна большая энергия движения. Изучая альфа-распад, физики убедились, однако, в необычайной ситуации: энергия вырвавшихся на свободу частиц оказалась намного ниже высоты потенциального барьера. Как же альфа-частицам удается совершать невозможное? По строжайшим предписаниям классических законов любая альфа-частица была бы обречена только колебаться в пределах ядра, без малейшей перспективы покинуть его, пока, быть может, из какого-нибудь внешнего источника к ней не притекла бы нужная энергия. Между тем ядра урана распадаются самопроизвольно!
Квантовая механика объяснила необъяснимое. На основании принципа неопределенности она показала, что у альфа-частицы всегда есть возможность как бы нечаянно оказаться и по ту сторону барьера. Только вероятность этого классически-незаконного события. очень мала. Так мала, что средняя продолжительность жизни уранового ядра — благополучной жизни до альфа-распада — измеряется непредставимо громадным промежутком времени: примерно 6,5 миллиарда лет. (Оттого-то, хотя в залежах урановых руд нет-нет да и распадаются то тот, то другой атом, эти руды не исчезли в земной коре. Возраст Земли, по современным оценкам геологов, 4–5 миллиардов лет. Это все-таки короче средней продолжительности жизни урана.)
Проникновение альфа-частицы за потенциальный барьер было названо «просачиванием», а все это странное явление физики стали называть «тоннельным эффектом»: частица не преодолевает барьера поверху, так как ее энергия для этого слишком мала, а как бы прорывает тоннель из ядра на волю.
В этих образных выражениях — просачивание и тоннель — слышится вечная тоска физиков по наглядным представлениям. Так и хочется вообразить себе альфа-крота, который затрачивает в среднем шесть с половиной миллиардов лет на прорытие тоннельного хода в гористом барьере, окружающем урановое ядро. Нас должно утешать, что эти образы придумывают сами высоколобые теоретики.