Вернер Гейзенберг: биография и научная жизнь

1901–1918. Хорошая семья, плохое столетие

Я родился 5 декабря 1901 года в Вюрцбурге, в семье, где образованность не считалась факультативным украшением. Отец, Август, занимался греческой филологией; дед со стороны матери руководил мюнхенской гимназией. Если ребёнок в таком доме сообщал, что учиться ему сегодня не хочется, это звучало примерно как заявление чайника об отказе кипятить воду. Старший брат Эрвин тоже рос способным, и домашнее соревнование помогало нам обоим не расслабляться.

В 1910 году семья перебралась в Мюнхен: отец получил университетскую кафедру. Я оказался в гимназии Максимилиана, где ценились античные языки, строгие доказательства и приличное поведение. Позднее из меня сделают символ физики, отказавшейся от наглядных картинок. Но начинал я не с восстания против культуры: наоборот, меня воспитали внутри культуры чрезвычайно основательной. Математика, музыка и греческая мысль не лежали в отдельных ящиках. Это были разные способы обнаружить порядок.

Пианино стало моим спутником не для анкетной графы «увлечения». Я серьёзно играл, любил камерную музыку и сохранял эту привычку, когда вокруг менялись должности, границы и правительства. С математикой отношения были ещё более самоуверенными: подростком я читал серьёзные книги и пробовал подступиться к проблемам, которые нормальный человек сначала хотя бы уважительно обходит. Молодость хороша тем, что ещё не знает полного списка причин ничего не начинать.

Первая мировая война уничтожила удобную школьную декорацию. Здания занимали военные, занятия переносились, продовольствия не хватало. Я работал в сельском хозяйстве, в том числе на баварской ферме, и таскал с собой математические книги. Физика ещё не стала моей профессией, а жизнь уже устроила практикум: интеллектуальная работа не освобождает от голода, усталости и необходимости вставать утром. У этого эксперимента контрольной группы не было.

1919–1920. Поход оказался частью политики

После войны я участвовал в молодёжном движении, ходил в горы, организовывал поездки. В этом мире дружба, дисциплина, национальные чувства и романтика природы смешивались без аккуратных этикеток. В 1919 году я оказался связан с силами, подавлявшими Баварскую советскую республику. В позднейших воспоминаниях описывал своё тогдашнее восприятие как юношеское приключение. Но воспоминание подростка — не оправдание политического насилия и не надёжная оценка его последствий.

Эту часть моей жизни неудобно вставлять в открытку про чистого мыслителя. Тем важнее её не выбрасывать. Я вырос не вне Германии своего времени, а внутри неё, вместе с её патриотическими иллюзиями и социальными привычками. Любовь к горам не прививает иммунитета против плохой политики. Можно замечательно читать Платона на природе и довольно плохо понимать, что происходит в городе.

В 1920 году я собирался изучать математику. Разговор с Фердинандом фон Линдеманом прошёл неудачно; зато Арнольд Зоммерфельд, руководивший теоретической физикой в Мюнхене, принял меня всерьёз. Так моя профессиональная траектория повернула не вследствие торжественного озарения, а после двух разговоров с профессорами. Иногда судьба науки решается не под яблоней, а в кабинете, где один человек не заинтересовался студентом, а другой заинтересовался.

1920–1923. Теоретик встречает аккумулятор

У Зоммерфельда я познакомился с Вольфгангом Паули. Мы были молоды, амбициозны и совершенно не намеревались ждать, пока старшие аккуратно закончат физику. Паули уже умел находить слабые места в рассуждениях с эффективностью промышленного оборудования. Он направлял моё внимание к атомным проблемам: там старая теория давала всё больше трещин. Для начинающего исследователя это было важнее законченной и красивой главы учебника. В трещинах хотя бы оставалось место для работы.

В 1922 году я услышал Нильса Бора в Гёттингене. Затем работал с Максом Борном и возвращался в Мюнхен к Зоммерфельду. У каждого учился разному: научной смелости, математической дисциплине, физическому смыслу. Мою диссертацию Зоммерфельд предложил посвятить устойчивости течений жидкости — теме достаточно традиционной, чтобы комиссия не испугалась, и достаточно трудной, чтобы скучать не пришлось. В 1923 году работа была закончена.

И тут появился Вильгельм Вин с вопросами по экспериментальной физике. Я плохо справился с объяснением разрешающей способности оптических приборов и устройства аккумулятора. Это была не красивая легенда о гении, которого не поняли посредственности: Вин имел полное право требовать, чтобы физик понимал приборы. Моя подготовка действительно была однобокой. Докторскую степень я получил, но с весьма скромной итоговой оценкой. Учебная система могла одновременно заметить талант и поставить ему заслуженную тройку.

Мне было стыдно. Я поехал к Борну, опасаясь, что предложение стать его ассистентом теперь исчезнет. Не исчезло. Этот эпизод полезнее многих праздничных речей: моя карьера продолжилась не потому, что провал тайно являлся триумфом, а потому, что руководитель умел отличать серьёзный недостаток от полного отсутствия перспектив. Недостаток оставался недостатком.

1924–1927. Молодой человек меняет правила

Следующие годы прошли между Гёттингеном и Копенгагеном. В 1924 году я получил право преподавать в немецком университете, работал у Бора, спорил с коллегами, возвращался к атомным спектрам. Позднее всё это удобно сжимают до одного героического лета. В действительности перед прорывом были чужие идеи, собственные неудачные расчёты и постоянные разговоры. Наука до появления электронной почты тоже умела быть коллективной — просто требовала больше железнодорожных билетов.

Летом 1925 года я уехал на Гельголанд, спасаясь от тяжёлой сенной лихорадки. Там удалось продвинуть расчёты, которые стали началом матричной механики. Остров вошёл в историю как почти мифическое место рождения новой физики. Но готовый математический аппарат не сошёл ко мне с морским воздухом. Вернувшись, я передал работу Борну; он распознал связь с матрицами и вместе с Паскуалем Йорданом существенно развил её. Отнять у них эту часть истории было бы удобным, но совершенно не научным упрощением.

В 1926 году я снова работал в Копенгагене. Споры о новой теории были настолько интенсивными, что биографу легко принять их за личную неприязнь. Между тем речь шла о том, что вообще можно считать физическим описанием. В 1927 году появились соотношения неопределённостей. Их подробности оставим отдельной статье; здесь важно, что в двадцать пять лет я оказался человеком, чьи аргументы обсуждали крупнейшие физики мира. Приятно, конечно. Ещё и довольно опасно для самооценки.

1927–1933. Профессор раньше положенного возраста

Осенью 1927 года я получил кафедру в Лейпциге. Вместе с Фридрихом Хундом и в окружении Петера Дебая мы создавали сильную школу. Теперь надо было не только быть талантливым молодым человеком, но и руководить, преподавать, помогать ученикам. К нам приезжали будущие крупные физики. Институт становился местом, где новые идеи можно было немедленно проверить чужим умом — болезненный, зато производительный способ контроля качества.

Я много путешествовал: читал лекции в США, побывал в Японии и Индии. Моя профессия делалась международной как раз тогда, когда европейская политика становилась всё более националистической. Нобелевскую премию за 1932 год объявили и вручили мне в 1933-м. Эта календарная тонкость важна: её часто теряют, превращая биографию в стройный ряд значков. Вместе с признанием пришло понимание, что награды распределяются гораздо проще, чем действительный вклад нескольких людей.

Отношения с Борном не сводились к формальному ученичеству. Наша общая работа была одним из оснований моего успеха, а премия досталась одному мне. Нельзя описать квантовую революцию как соревнование одиночек, не потеряв половину содержания. Кафедра и медаль делают фамилию крупнее на афише, но не переписывают черновики, где рядом стояли другие фамилии.

1933–1938. Оставаться стало решением

Приход нацистов к власти изменил не тему ближайшего семинара, а условия существования науки. Еврейских коллег увольняли и вынуждали эмигрировать. Я остался в Германии. Позднее объяснял это ответственностью перед учениками и желанием сохранить научную традицию. Эти мотивы нельзя просто вычеркнуть; нельзя и выдавать их за универсальную индульгенцию. Остаться в институте при диктатуре — не нейтральный географический выбор, особенно когда сам институт работает внутри её системы.

Сторонники «арийской физики» атаковали и меня: защита современной теории означала в их глазах защиту науки, связанной с еврейскими учёными. В 1937 году газета СС обрушилась на меня с обвинениями. Последовали разбирательства, вмешательство высокопоставленных лиц и разрешение продолжать работу. Абсурдность положения очевидна: правильность уравнения зависела от согласования с людьми, чья квалификация заключалась совсем не в математике. Но абсурд был вооружён и потому не смешон.

В том же 1937 году я женился на Элизабет Шумахер, с которой познакомился благодаря музыке. В нашей семье родились семеро детей. Дом, камерные вечера, прогулки и заботы о близких существовали одновременно с политической катастрофой. Эту одновременность важно удержать: нормальная семейная жизнь не доказывает нормальности окружающего режима. Человек способен укладывать ребёнка спать и наутро возвращаться в учреждение, работающее на преступное государство.

1939–1945. Там, где красивой версии недостаточно

Во время Второй мировой войны я стал одним из ключевых участников германских исследований деления ядра. Работал над возможностью цепной реакции и реактора, в 1942 году возглавил научную работу Института физики кайзера Вильгельма в Берлине. Программа не создала ни атомной бомбы, ни работающего критического реактора. Но из результата «не создали» логически не получается результат «сознательно сорвали». Между ними историческая пропасть, которую удобные послевоенные рассказы пытались перепрыгнуть.

В сентябре 1941 года я приехал к Бору в оккупированный Копенгаген. Наш разговор стал одним из самых обсуждаемых эпизодов моей жизни. Мы впоследствии вспоминали его по-разному. Поэтому здесь не будет сочинённого внутреннего монолога, будто я достоверно знаю, как историкам следует расшифровать каждую мою фразу. Документы Бора не позволяют уверенно представить эту встречу как согласованную попытку физиков остановить создание оружия. И версию о моём доказанном тайном саботаже нельзя выдавать за установленный факт.

К концу войны исследования эвакуировали из Берлина; экспериментальную установку собирали в Хайгерлохе. Весной 1945 года меня захватили союзники. Вместе с другими немецкими учёными я оказался в английском Фарм-Холле, где наши разговоры тайно записывали. В августе мы узнали о Хиросиме. Эта ситуация не нуждается в литературном усилителе: группа специалистов обсуждает чужую созданную бомбу, собственные неудачи и собственную ответственность, не зная, что разговор останется в архиве.

1946–1976. Восстановление — не стирание

В 1946 году я вернулся в Германию и занялся восстановлением исследовательской работы в Гёттингене. Позднее институт переехал в Мюнхен. Я участвовал в создании новых научных связей, поддерживал европейское сотрудничество, работал над физикой элементарных частиц. Административная деятельность занимала всё больше места: приходится иногда признать, что международный институт невозможно построить одним особенно удачным уравнением. Нужны деньги, договорённости и терпение к заседаниям.

В 1957 году я подписал заявление Гёттингенской восемнадцатки против оснащения западногерманских вооружённых сил ядерным оружием. Это был существенный публичный поступок, но не машина времени: он не отменял моего положения в военной Германии. Мою биографию одинаково искажают и полное оправдание, и попытка превратить каждый научный результат в приложение к обвинительному заключению. Научный масштаб реален. Историческая ответственность тоже реальна. Одно не служит растворителем для другого.

Я продолжал играть на рояле, писать о философии физики и вспоминать разговоры с коллегами. В поздних книгах собственная жизнь естественно складывалась в осмысленный маршрут. Читателю полезно помнить: мемуарист выбирает освещение. Даже человек, помогавший установить пределы физической определённости, не получает автоматической привилегии окончательно объяснить самого себя. Моё место в истории — не святой мудрец и не карикатурный злодей, а выдающийся физик, чьи решения приходится разбирать столь же внимательно, как его аргументы.