Кризис, который поразил физиков сто лет назад

Сто лет назад величайшие научные умы Европы встретились, чтобы разрешить опасное сложившееся положение.  В течение предшествовавших этому событию 20 лет пытливые учёные открыли новые феномены – рентгеновские лучи, фотоэффект, ядерное излучение и электроны, которые пошатнули основы физики.

Хотя исследователи 19 века полагали, что скоро смогут объяснить все известные физические процессы, используя уравнения Исаака Ньютона и Джеймса Клерка Максвелла, новые и неожиданные открытия разрушили это радужные перспективы. Такие ведущие физики как Макс Планк и Вальтер Нернст посчитали ситуацию достаточно тяжёлой для того, чтобы созвать международный симпозиум, который попытался бы разрешить эту ситуацию.

Это было началом квантовой революции.

Отголоски от этой встречи еще ощущаются и по сей день. Хотя физика, как временами может показаться, находится в кризисе, когда исследователям ещё предстоит найти бозон Хиггса, и когда отсутствует полное понимание тёмной материи и тёмной энергии, то, что мы знаем об этих загадках, это возможно только благодаря основам, заложенным первым Советом Солвея.

С 30 октября по 3 ноября 1911 года 18 научных светил собрались вместе в рамках конференции «только по приглашениям» в Брюсселе на встречу, известную как Совет Солвея. Организованный и оплаченный богатым химиком Эрнестом Солвеем, список приглашённых включал в себя впечатляющее собрание лучших учёных того времени.

Вместе с Максом Планком, которого часто называют отцом квантовой механики, был Эрнест Резерфорд, открывший протон, Хайке Камерлинг-Оннес, открывший сверхпроводимость, а также химик Мария Кюри и математик Анри Пуанкаре. Самым молодым членом этого почтенного собрания был 32-летний Альберт Эйнштейн.

Как это иногда бывает с учёными, собравшиеся на встречу члены тратили своё время на споры о своей отрасли.

«Съезд в Брюсселе напоминает причитания на развалинах Иерусалима», позднее писал Эйнштейн своему другу, инженеру Мишелю Бессо. «Ничего конструктивного из этого не получилось».

В качестве храма, разрушение которого оплакивали учёные, выступали теории классической физики, которые доминировали в умах учёных в предыдущем столетии. Классической механике удалось объяснить движение планет, поведение электричества и магнетизм в отношениях между твёрдыми телами, жидкостями и газами. Но недавно открытые феномены представляли проблему. Например, свет раньше описывался как волна, хотя некоторые эксперименты показывали, что это не совсем адекватная модель.

Сам Эйнштейн был твердо «за» новые объяснения с помощью квантовой механики. Основываясь на теории Планка он отстаивал радикальную на тот момент идею о том, что свет может проявляться и как волна и как частица. Хотя сейчас мы и знаем, что это верная позиция, наблюдения того времени были не столь однозначны, чтобы полностью поддерживать такой вывод.

Итоги заседания совета показывают, насколько отличались мировоззрения физиков от нашего современного понимания. Собравшиеся члены «возможно, согласились бы, что так называемая квантовая теория действительно является полезным инструментом, но это не теория в традиционном её понимании, по крайней мере, не та теория, которая в настоящее время может быть доведена до связной формы», писал Эйнштейн.

В то время теория, описывающая дуализм волны-частицы светового кванта не имела строгого экспериментального обоснования. Многие учёные на конференции, вероятно, всё ещё верили в теперь уже устаревшую концепцию светоносного эфира, который якобы был посредником, и через который проходили световые волны, подобно тому, как волны воды проходят через океан.

Эйнштейн не был согласен с консерватизмом своих собратьев по конференции. Планк, писал он, «упорно цеплялся за некоторые без сомнения ошибочные убеждения», а Пуанкаре «просто всё отрицал, и несмотря на свою хватку показал не много понимания».

Принимая во внимание начальные цели, встрече 1911 года не многого удалось достигнуть. В заключительной речи Эрнест Солвей, обращаясь к учёным, сказал: «Несмотря на прекрасные результаты, достигнутые на этом съезде, мы еще не решили реальные проблемы, которые остаются на переднем крае».

Пройдёт ещё не менее двух десятилетий, прежде чем экспериментальные данные и научные дебаты прочно утвердят квантовую механику как верную теорию. Но эта первая конференция привела к созданию ежегодной встречи выдающихся учёных, которые собираются, чтобы обсудить самые важные и насущные вопросы, волнующие сегодня учёные умы.

http://www.wired.com/wiredscience/2011/10/solvay-congress/