В толковании излучения с большим числом резонаторов [84] Пуанкаре усмотрел в рассуждениях Планка ошибку. Каждый из таких резонаторов имеет собственный единственный период и излучает строго монохроматический свет. Вследствие обмена энергией, между этими резонаторами устанавливается распределение энергии в спектре излученной энергии. Гипотеза Планка предполагает, что такие обмены энергией возможны, хотя каждый резонатор может поглощать или излучать только свет данного цвета. Теория квантов не допускает, что имеется прямое воздействие одного резонатора на другой. Один из резонаторов может получать энергию только кратным какому-то кванту. Пуанкаре считал вероятным, что между резонаторами должны двигаться материальные атомы, которые, сталкиваясь с резонаторами, могут передать им, или забирать у них, часть энергии. Обмен при этом должен осуществляться через вещество, но гипотеза Планка не допускает возможность движения резонаторов и механического обмена энергии через вещество.
В 1914 г. в теории Планка обозначился дрейф к позициям классической физики. Он развивает новую гипотезу, согласно которой испускание, так же как поглощение излучения осциллятором, есть процесс непрерывный. Квантовая прерывность, согласно этой теории, имеет место только при обмене энергии при столкновении осциллятора со свободными частицами вещества. Расчеты показали [85], что картина стационарных состояний твердого электрического диполя, ведет к противоречию с экспериментом, полученным согласно классической электродинамике. Планк вынужден был отказаться от этой теории в 1915 году.
Теория относительности А. Эйнштейна, квантовая механика, созданная М. Планком, М. Борном, В. Гейзенбергом, Э. Шредингером ознаменовали не просто этап в развитии физики, но и смену научной парадигмы. В докладе, прочитанном 18 февраля 1929 года в Физическом институте Лейденского университета, Планк рассказал слушателям о назревших противоречиях между новой и классической теорией. По его мнению, не имеет никакого смысла говорить об энергии в определенной точке в духе классической теории, т. к. «в значении энергии всегда содержится некоторый произвол». Он обращает внимание на частоту (локальную величину), которая имеет определенный смысл для отдельной точки, вне зависимости от того, идет ли речь о механическом колебании, или электрическом, либо магнитном. Планк принимает энергию эквивалентной частоте (Е = hν). В некотором смысле произвольная энергия «всегда должна равняться локальной частоте!» [86], хотя энергия величина аддитивная. Понимая, что эти понятия несовместимы, Планк нашел выход из создавшейся ситуации: « необходимо сделать фундаментальный шаг, означающий фактический разрыв с представлениями, которые классическая физика всегда рассматривала как сами собой разумеющиеся и которыми она пользовалась». Объявлена новая парадигма: энергия пропорциональна локальной частоте.
Не прошло и года, от кажущихся достижений наступило разочарование. На публичном собрании общества содействия немецкой науке в Дрездене 2 декабря 1929 года Планк признал наличие трудностей в современной физике. Наука, которая, казалось, находится на пути к объяснению всех физических явлений, не приблизилась к пониманию строения атома и происходящих в нем процессов на основе механики и электродинамики. Не оправдалась мысль, что остававшиеся различия, удастся каким-то образом позже объяснить. Ничего нельзя было сказать о взаимодействии электронов, которые должны были сильно отталкиваться; о периоде их обращения вокруг ядра; о месте, в котором они находятся в разные моменты времени. Ни одну из названных величин нельзя было измерить ни прямо, ни косвенно. Ученый озабочен тем, что теория в этом направлении не продвинулись ни на шаг. Свое выступление Планк закончил заявлением: «Отдельные отрывки из новой физики, которые я сегодня смог изложить, должны были показать вам, с какими глубокими проблемами сегодня встречается эта наука» [5].
Исследования свидетельствовали о необходимости адекватного представления природы электрона. За объективной оценкой развития физической науки не последовало реальных действий, устраняющих первопричину затруднений. Планк предполагает, что посредством квантового постулата динамика оказывается связанной с кинематикой; постулат дополняет и обогащает классическую теорию. Теоретик горделиво заявляет, что выдающиеся физики, склонны под влиянием обстоятельств пожертвовать принципом причинности, а он «категорически против». Планк когда-то был убежден, если подобный шаг действительно необходимо совершить, тогда физическое исследование значительно затруднится. Все-таки развитие теория пошло в направлении, не отвечающем воззрениям классической физики. На пороге драмы, нависшей над фундаментальной наукой, немецкий физик восклицает: «Именно экспериментальные факты расшатали классическую теорию и привели ее к падению» [86]. Детерминизм для ученого потерял актуальность. Приходится сомневаться в научной принципиальности и философской последовательности Планка. Привычка оценивать результаты опытов, через призму умозрительных закономерностей, похоронит в ученом способность объективно оценивать физические процессы. Ему не суждено было понять, что природа континуума охватывает линейку от бесконечно малых до бесконечно больших величин. Ученые, вставшие на путь развития лженауки, надсмеялись над классической физикой и отлучили ее от участия в развитии теории элементарных частиц.
Планк затратил немало сил на создание метода, который имеет мало прав называться законным. Необычная идея выделяется своей новизной, иногда кажется, что ее автор гениален. Гегель говорил: « выдумка считается тем оригинальнее и замечательнее, чем более она безвкусна и безумна, потому что именно этим она в большинстве случаев доказывает своеобразие и отличие от мыслей других людей» [87]. Несмотря на достижения, в научной концепции гипотезы квантов от рождения присутствует порок. Прежние теории опирались на некую непрерывную среду. Планк от нее отказался, предположив, что дискретность не связана с каким-то особым механизмом взаимодействия излучения с веществом, а присуща самому электромагнитному излучению. Это заблуждение оказалось привлекательным из-за неспособности отличить природу электромагнитных колебаний от природы света.
Изучение элементарных частиц и их взаимодействий привело к парадоксальному выводу: почти все частицы, даже не имеющие электрического заряда, например, нейтроны, обладают внутренним магнитным моментом (спином). В 1921 г. американский физик А. Комптон выдвинул гипотезу о наличии спина у электронов. Он высказал мысль, что электрон вращается «подобно миниатюрному гироскопу». Идея вначале не получила поддержки ученых. Требовалось согласование теории с новым представлением о природе электрона. В 1925 году С. Гаудсмит и Д. Уленбек опубликовали гипотезу о том, что электрон имеет спин. Для решения проблемы спина, была придумана очередная «закономерность». Молодые ученые предположили, что отдельный электрон является носителем магнитного момента (m) и соответствующего механического момента импульса (S). Момент количества движения и магнитный момент электрона, связанны с перемещением этой частицы по орбите. Особенность гипотезы состоит в том, что электрон вращается вокруг своей оси и имеет внутренний механический момент количества движения. Посчитали, что спин связан с вращательным движением электрона вокруг своей оси. В дальнейшем установили: предположение о таком движении частицы не соответствует действительности, т. к. электроны обладают внутренним угловым моментом (спином), не связанным с движением электрона по орбите [88, с. 212]. Описывая методику проведения экспериментов с целью определения gфактора электрона, в статье [89] признают: « не могли даже представить себе, что семнадцатью годами позже мы все еще будем продолжать эти эксперименты». Теоретики еще не придумали какой-либо модели и образа движения, рождающего спин. Автор статьи X. Р. Крейн, как и другие ученые, не знает, что вызывает изменение ориентация электрона относительно траектории орбитального движения. Уленбек и Гаудсмит создали виртуальную реальность. После чего В. Гейзенберг и П. Иордан анализируют ее как гипотезу, и находят в ней подтверждение квантовой механике. Ученые удивительно беспечно изменили в конструкции атома еще одно свойство заставили электрон вращаться вокруг своей оси. Обязательность электромагнитного излучения при вращении электронов обсуждению не подлежала.
Используя модель атома, ученые провели вычисление возмущений и анализ квантово-механических свойств. Проведенные расчеты показали, что гипотеза УленбекаГоудсмита позволяет качественно описывать эффект Зеемана и пропорции интервалов в согласии с экспериментом. Расщепления магнитных дублетов согласуются с формулой тонкой структуры Зоммерфельда. В работе [90] авторы утверждают, что по законам квантовой механики в атомных системах, состоящих из точечных зарядов, всегда наблюдается аномальный эффект Зеемана. На вопрос, насколько новая теория свободна от произвола, отвечают: « мы еще не можем дать ответа, все же результаты проведенных нами вычислений можно рассматривать как важное подтверждение с одной стороны гипотезы КомптонаУленбекаГаудсмита, а с другой стороны квантовой механики». Подтверждение опытом требование, необходимое для обоснования теории, перестало действовать в квантовой механике. Защищая свою позицию, Гейзенберг обронил мысль, что они применяли в квантовой теории такие понятия, которые не могут быть логически оправданы и в известной степени не имеют смысла, поскольку «Абсолютное выполнение требования строгой логической ясности, вероятно, не имеет места ни в одной науке» [61]. Гейзенберг признает: противоречия, возникшие в квантовой теории, становятся вопиющими; если проблему строения атома не решить, то никакой прогресс невозможен. В критической ситуации, он вспомнил слова Эйнштейна: физическая теория должна содержать те величины, которые поддаются непосредственному наблюдению. Интересен дальнейший ход мысли немецкого ученого. С точки зрения современной физики слова, имеющие смысл «координата» и «скорость» электрона, не являются таковыми на основании соотношения неопределенностей. Они имеют смысл в отношении механики Ньютона, но не в отношении к природе. Исходя из этого принципа, Гейзенберг вооружился идеей, что нельзя пользоваться не наблюдаемыми величинами (такими, как частоты и размеры электронных орбит).
Понятие траектории не должно зависеть от величины пространства, в котором происходит движение электронов. В беседе с Эйнштейном Гейзенбергу был поставлен вопрос о философии обоснования квантовой механики. Путь электрона наблюдается в камере Вильсона, но в математическом описании Гейзенберга нет траектории электрона внутри атома. Оправдание Гейзенбергом ввода в теорию только наблюдаемых величин, Эйнштейн возразил: любая теория обязательно содержит и ненаблюдаемые величины. Гейзенберг парировал: он применил его философию, положенную в основу специальной теории относительности. Ответ не заставил ждать: «Может быть, раньше я использовал и даже формулировал такую философию, но все равно она бессмысленна» [62].
Раздумывая о «гейзенберговском» формализме, М. Борн, обнаружил, что он идентичен матричному исчислению, хорошо известному математикам. Заменив дифференциальные операции конечно-разностными, содержащими постоянную Планка, П. Иордан и М. Борн получили обнадеживающие результаты, относящиеся к радиационной формуле и по другим вопросам. Гейзенбергом, Борном, Йорданом была развернута квантовая теория, которая, по их мнению, выглядела «столь убедительно, что, собственно, в ее правильности уже нельзя сомневаться» [67]. Реформаторы физики опубликовали вариант квантовой теории, получивший название матричной механики, которая описывала квантовые явления с помощью таблиц наблюдаемых величин. Эти таблицы представляют собой упорядоченные определенным образом математические множества, называемые матрицами, над которыми по известным правилам можно производить различные математические операции. О финале этой истории М. Борн напишет: «В сотрудничестве с П. Иорданом нами были установлены простейшие свойства матричной механики; затем мы втроем систематически развили эту теорию» [91].
Нобелевский лауреат Ю. Швингер разочарован математической и чрезмерно умозрительной теорией Sматриц, с ее математической непоследовательностью и слишком опосредованной связью с физикой. По мнению Шредингера, одним из важных вопросов устройства атома является вопрос о связи между динамическими явлениями в атоме и электромагнитным полем. Теоретик утверждает, что матричное представление атомной динамики приводит к предположению, что возможна математическая формулировка упомянутой выше связи. Электромагнитное поле должно быть представлено иначе, чем обычно, а именно с помощью матриц. Волновая же механика показывает, что эта связь всегда может быть установлена без какого бы то ни было насилия [92]. Теория Гейзенберга связывает решение задачи квантовой механики с решением системы бесконечного числа алгебраических уравнений, в которых неизвестные бесконечные матрицы. Они соответствуют классическим координатам и импульсам механических систем и функциям от них, подчиняясь специфическим вычислительным правилам: одной координате, одному импульсу, одной функции соответствует по одной бесконечной матрице. Матричная механика позволила достичь согласия с экспериментальными данными, но в отличие от волновой механики не содержала никаких конкретных ссылок на пространственные координаты или время. Сосредоточившись на экспериментах с элементарными частицами, теоретики надеялась получить ответы на сложные научные вопросы, но ожидаемый эффект достигнут не был. Причину беспомощности естествознания Э. Шредингер находит в сложностях квантовой теории. Он назвал ее злой крестной матерью и требовал изгнать ее из науки [93]. По мнению австрийского ученого, атомизм долгое время противостоял и служил мощной преградой проникновению лженауки. Этим он объясняет успешность и долговечность теории атома. Гейзенберг настаивал на отказе от каких-либо простых наглядных представлений или моделей в пользу только таких свойств, которые могли быть определены из эксперимента. Новая научная парадигма родилась тогда, когда знание подошло к точке бифуркации. Отвечая на статистические вопросы, квантовая механика ничего не может сказать о ходе индивидуальных процессов.
Планк и его последователи воспользовались трудностями в описании устройства микромира и внедрили чуждые классической физике представления. Мотив незамысловатый: если гипотезу кванта сочтут полезной, то она автоматически признается ценной для науки, независимо от ее достоверности. Для обоснования своей модели Планк подменяет понятия: значение научной идеи коренится не в истинности ее содержания, а в ее ценности [6]. Формулировка содержит два момента пренебрежение философией и меркантильный интерес. Обман целенаправленно насаждается в сознание общества. Создание привлекательного образа не точной теории, обязано в значительной мере математическим ухищрениям. Усердное проталкивание Планком критерия минимального уровня значения энергии, пропорционального частоте излучения, в будущем направит развитие естествознания по ложному пути.
Привлекая под свое крыло молодых и талантливых ученых, искавших славы, но мало искушенных в философии, датский физик создал фабрику по разработке и внедрению псевдонаучных идей. Тщеславие побуждало Бора и сподвижников, примкнувших к нему, подминать истину и создавать ложные гипотезы. Ученые, связанные с Бором, могли расширить границы познания, но соблазнились временным успехом. Честолюбивые люди искажали истину, использовали ситуацию и двигались к незаслуженному успеху. Они растратили свое дарование на подгонку доказательств теории средствами квантовой механики. Имена вчерашних идеологов квантовой теории, формировавших ложных достижения, забудут быстро.