Говоря об эфире, я коснулся своих школьных впечатлений. А в университете мне захотелось изучить квантовую и волновую механику, В те времена учебников по этим предметам, разумеется, не было, но выходило много статей, среди которых особенно трудными для понимания были статьи Гейзенберга. Уже после моего поступления в университет, в 1926 г., Борн, обобщивший эти статьи, издал книгу «Проблемы квантовой механики» (вскоре переведенную на японский язык), которая помогла немного разобраться в предмете. Прочитав ее, убедился, что книга очень хорошая. В ней излагалась гейзенберговская трактовка квантовой механики. Книга Борна вышла в канун появления волновой механики Шредингера. Борн писал, что физический мир пронизан скачками (разрывами непрерывности). Я тоже стал так думать. И тут появилась статья Шредингера, посвященная волновой механике. Ее тоже нужно изучить— решил я.
Эту статью Шредингера вы, скорее всего, не читали. Она не относится к ранней квантовой теории, а знаменует начало настоящей, серьезной квантовой механики. Но надо ли читать эту, пусть историческую и основополагающую, статью, если есть такие прекрасные учебники? ... Было время, когда одной из лучших считали книгу Дирака, а теперь, говорят, появились даже более удачные учебники. Я не знаю, какой из них лучше, может быть, Шиффа?. Впрочем, мне ли оценивать современные учебники, в них ведь пишут в основном о проблемах, которые мне уже не по зубам (смех в зале). Здесь, конечно, тоже нужна тренировка. Но мне кажется, что решаясь предпринять тяжкий труд изучения этих толстенных книг, важно еще и еще раз обдумать, как браться за дело. Поэтому я и говорю о своем собственном опыте изучения квантовой механики.
Шредингер думал, что его уравнение возвращает природе непрерывность. Иными словами, он придерживался волнового монизма (см. примеч. 53) и вовсе не имел в виду интерпретировать волновую функцию как амплитуду вероятности. В правильности открытого им волнового уравнения он убедился, обнаружив, что оно хорошо описывает атом водорода. Сначала он считал, что его волны существуют реально. Хотел так думать. Ведь существует же реально, например, свет. Конечно, такой субстанции, как эфир, символизирующий объективную реальность в старом смысле слова, нет и Шредингер хотел передать роль субстанции величине ψ, иначе говоря, он думал, что функция ψ и есть электрон. Эфир ввести не удается, но нельзя же отказаться от электрона! А если ψ — электрон, то согласно волновому уравнению он должен иметь протяжение (см. примеч. 54), в противоречии с общепринятой точкой зрения. Как тут быть?
Сначала Шредингер рассмотрел гармонический осциллятор. Результат получился приличный, протяженность осциллятора — не очень большой; но волна электрона с самого начала была чересчур протяженной. Правда, картина электронного облака в атоме не слишком плоха. С точки зрения удаленного наблюдателя электрон группируется в довольно маленьком пространстве. Однако вне атома электронная волна распространяется на всю Вселенную, что явно не годится. Именно поэтому Борн и предложил вероятностную интерпретацию. Здесь мы устанавливаем связь с нашими прежними рассуждениями о вероятности.
И все-таки уравнение Шредингера, несомненно, правильное. Оно определяет волну, которая не является субстанцией, а имеет вероятностный смысл. Волна вероятности стремится к расплыванию, но при измерении положения электрона каждый раз оказывается, что он локализован в каком-то конкретном месте, и эффект расплывания не проявляется. Возможно, плохи наши способы измерения, но электрон всегда обнаруживают в какой-то точке. Говорят, что в момент измерения расплывшаяся волна вероятности сильно сжимается. Об этом сжатии волнового пакета пишут во всех учебниках. Наблюдение электрона приводит к мгновенному сжатию расплывшейся волны. Даже если получающийся при измерении волновой пакет имеет какое-то протяжение, то оно очень мало. В то же время решение волнового уравнения показывает, что предоставленный самому себе волновой пакет быстро и неограниченно расширяется, а при новом наблюдении мгновенно возвращается в сжатое состояние.
Разве не удивительно такое мгновенное сжатие? Мне кажется, очень. Эта сложная проблема сводится в конце концов к тому, что измерения вносят сильные скачкообразные изменения в состояние системы. Получается, что уравнение Шредингера как бы страдает незавершенностью и не позволяет интерпретировать реальность в рамках непрерывных процессов. Наблюдение вносит разрывы в непрерывное течение природных явлений, вызывая быстрые изменения в удаленных местах. Можно ли сказать, что таким образом мы познаем природу? Если да, то это познание через чувственное восприятие, посредством ощущений. Даже если считать, что мы ее познаем, надо отметить отсутствие адекватного описания с помощью математических формул этого чувственного восприятия природы. В конце концов, здесь мы сталкиваемся с проблемой измерений.