Наследие ученых

Эрвин Шрёдингер

Имя Эрвина Шрёдингера (1887–1961) навсегда вписано в пантеон величайших умов человечества. Его уравнение является краеугольным камнем квантовой механики, столь же фундаментальным, как законы Ньютона для классической физики. Нобелевская премия 1933 года и университетские кафедры в разных странах говорят о полном и безоговорочном признании. Но за этой блистательной научной карьерой скрывается сложная, противоречивая личность, соединяющая строгий рационализм физика и глубоко интуитивный интерес к тайнам сознания и вселенной.

Становление мыслителя

Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шрёдингер родился в Вене, в семье преуспевающего предпринимателя Рудольфа Шрёдингера. Атмосфера в доме была пропитана интеллектуальными интересами. Отец, увлекавшийся химией, философией и живописью, оказал огромное влияние на формирование разностороннего, гуманитарного по своей сути мировоззрения будущего учёного. Именно от отца Эрвин унаследовал глубокий скептицизм по отношению к догмам, будь то религиозные или, впоследствии, научные.

Окончив Академическую гимназию с блестящими результатами по всем предметам, включая литературу и философию, Шрёдингер в 1906 году поступил на физическое отделение Венского университета. Здесь он попал под влияние Франца Серафина Экснера, который привил ему интерес к философским основаниям науки, и Фридриха Хазенёрля, сторонника статистической физики.

Диссертация Шрёдингера (1910 г.) была посвящена экспериментальной работе по электрической проводимости поверхностных слоёв изоляторов, что уже тогда показало широту его интересов — от чистой теории до практики. Однако его ранние работы охватывали и теорию диэлектриков, атмосферное электричество, радиоактивность и даже психологию восприятия цвета. Эта междисциплинарность станет его визитной карточкой на всю жизнь.

Военные годы Шрёдингер провёл на фронте, служа артиллерийским офицером. Это время, свободное от активной научной деятельности, он углублённо изучал работы великих философов, особенно связанных древнеиндийской философией. Именно здесь берут корни его будущие мистические теории о единстве Вселенной и роли сознания, которые он позже попытается примирить с физикой.

Рождение волновой механики

К середине 1920-х годов квантовая теория переживала глубокий кризис. Модель атома Бора, успешно объяснявшая спектр водорода, оказалась несостоятельной для более сложных атомов. Существовала острая потребность в более наглядной, понятной и привычной теории.

Вдохновлённый гипотезой Луи де Бройля о волнах материи, Шрёдингер в 1925–1926 годах, находясь в швейцарском Цюрихе, совершил свой главный прорыв. Он поставил перед собой задачу найти фундаментальное уравнение, которое описывало бы поведение волн де Бройля в полях сил. В январе 1926 года он опубликовал работу «Квантование как задача о собственных значениях», в которой и представил своё знаменитое уравнение: H^ψ=Eψ

Это уравнение произвело революцию. Оно оперировало понятными концепциями волн и колебаний. Решая его для атома водорода, Шрёдингер получил те же результаты, что и Бор и Гейзенберг, но более изящным и, как ему казалось, понятным способом.

Изначально Шрёдингер интерпретировал волновую функцию ψ как реальную физическую волну, распределение вещества электрона в пространстве. Он надеялся, что волновая механика вернёт физике наглядность и детерминизм, избавив её от «неестественных скачков квантов» и вероятностных представлений матричной механики. Его теория была с восторгом встречена многими физиками «старой школы», включая Эйнштейна, который воскликнул: «Идея Ваша свидетельствует о подлинной гениальности!».

Мысленный эксперимент «Кот Шрёдингера»

Чтобы продемонстрировать абсурдность, как считал Шредингер, копенгагенской интерпретации, в 1935 году придумал свой знаменитый мысленный эксперимент. Он представил систему, где в закрытый ящик помещены кот, радиоактивный атом (с вероятностью распада 50% за час) и механизм, который при распаде атома разбивает колбу с ядом. Согласно копенгагенской интерпретации, до момента открытия ящика атом (а значит, и кот) находится в суперпозиции двух состояний: «распался/не распался» и, соответственно, «кот мёртв/кот жив». Наблюдение коллапсирует эту суперпозицию в одно из состояний.

Для Шрёдингера это было очевидным нонсенсом. Он хотел показать, что применение квантовой механики к макроскопическим объектам приводит к парадоксальным и нелепым выводам. Кот не может быть одновременно жив и мёртв; это противоречит здравому смыслу и любой концепции объективной реальности. Этот эксперимент стал символом его непримиримого разногласия с Бором и Гейзенбергом и ярчайшим примером его научного «непризнания».

Полемика с коллегами

Шрёдингер нашёл союзника в лице Альберта Эйнштейна. Они состояли в оживлённой переписке, поддерживая друг друга в борьбе за детерминизм. Однако даже их альянс не мог остановить триумфального шествия копенгагенской интерпретации, которая, несмотря на свои парадоксы, превосходно работала на практике. Упорное нежелание Шрёдингера принять коллапс волновой функции и вероятность как фундаментальное свойство природы привело к его научной изоляции. Он продолжал работать, но его голос в основных дискуссиях по интерпретации квантовой механики уже не был решающим.

Единая теория поля

Ещё с конца 1920-х годов Шрёдингер, вслед за Эйнштейном, увлёкся поисками Единой теории поля (ЕТП) — теории, которая объединила бы гравитацию и электромагнетизм в рамках одной геометрической структуры. Эта работа стала главным делом второй половины его жизни и одновременно источником его величайшего разочарования.

Он публиковал одну работу за другой, предлагая всё новые и новые математические подходы. Однако эти работы были встречены научным сообществом с холодным недоумением. Физики-прагматики, занятые развитием квантовой электродинамики и ядерной физики, считали эти попытки бесплодными и оторванными от реальности спекуляциями.

В 1939 году Шрёдингер, по приглашению премьер-министра Ирландии Имона де Валеры, переехал в Дублин, где возглавил школу теоретической физики в только что созданном Институте высших исследований. Здесь он нашёл свободу заниматься тем, чем хотел.

Скрытые возможности человека

Шрёдингер живо интересовался парапсихологией, телепатией и другими «околонаучными» феноменами. Он был членом Общества психических исследований в Лондоне и участвовал в спиритических сеансах, которые были популярны в то время. Для него эти явления не были мистикой, а представляли собой потенциальное эмпирическое свидетельство в пользу его философских взглядов. Если сознание едино и не ограничено пространством и временем, то телепатия или ясновидение становятся если не объяснимыми, то хотя бы возможными. 

Роль сознания в физической реальности

Шрёдингер был одним из первых, кто заговорил о роли сознания наблюдателя в квантовой механике. Хотя он и высмеивал «коллапс» при измерении, он считал, что сознание является фундаментальным аспектом реальности. Он не согласился бы с тем, что сознание вызывает коллапс, но полагал, что сама реальность и сознание неразделимы. Материальный мир и мир сознания — это две стороны одной медали. Эта точка зрения была позже названа «квантовым мистицизмом»

Наследие и позднее признание

В 1944 году Шрёдингер опубликовал небольшую книгу «Что такое жизнь? Физический взгляд на клетку». В этой работе он, не будучи биологом, сделал гениальные предсказания. Он предположил, что наследственная информация должна храниться в виде «апериодического кристалла» — некой молекулы с регулярной, но сложной структурой. Он ввёл концепцию «негэнтропии», утверждая, что жизнь питается отрицательной энтропией, извлекая порядок из окружающей среды. Эта книга оказала огромное влияние на целое поколение молодых учёных, включая Фрэнсиса Крика и Джеймса Уотсона, которые прямо ссылались на неё как на источник вдохновения в своих работах, приведших к открытию структуры ДНК. Здесь Шрёдингер, наконец, получил полное и безоговорочное признание, но уже в другой научной дисциплине.

Учёный-одиночка, опередивший время

Эрвин Шрёдингер остаётся одной из самых парадоксальных фигур в истории науки. Создатель фундаментальной теории, он так и не смог примириться с её общепринятым толкованием. Лауреат Нобелевской премии, он десятилетиями бился над проблемами, которые коллеги считали бесперспективными. Рационалист и учёный, он черпал вдохновение в мистических учениях Древнего Востока. Его конфликт с научным сообществом был конфликт гения, чьё видение мира было глубже и шире, чем допускала господствующая научная парадигма его времени. Он искал не просто формулы, а целостную картину мироздания. Его «непризнание» и «вера в сверхъестественное» были частью его уникального метода мышления — метода, который напоминает нам, что на границах познания наука и философия неизбежно сходятся.

«Настоящее — это единственная вещь, не имеющая конца»