Дэвид Линдорф
ИЗБРАННЫЕ ГЛАВЫ
*При использовании смартфона, рекомендуем располагать его горизонтально
Дружба Карла Густава Юнга и Вольфганга Паули — великого психолога и великого физика — безусловно, одна из судьбоносных дружб XX века. Будучи психологом, Юнг пробивал дорогу к пониманию физических законов, а физик Паули был заворожён внутренней бесконечностью душевной жизни. Сны Паули стали для Юнга поводом для написания своей ключевой алхимической работы — «Алхимия снов», которая впоследствии стала частью «Психологии и алхимии». В конечном счёте, их дружба привела к идее синхронистичности, перевернувшей и психологию, и физику.
В этой книге большая часть внимания сосредоточена на личности Паули: на его снах, видениях, активном воображении, на его непростых отношениях сначала с Юнгом, а потом с Марией-Луизой фон Франц, на его легендарном «эффекте Паули», ставшем притчей во языцех среди физиков, но настоящей бедой для самого Паули. Словом, перед вами одна из самых глубоких биографий.
Глава 1. Совесть физики: Надвигается буря
“Формальная вежливость есть великая ересь, и эта догма для меня непоколебима. [Она] должна быть безжалостно вырвана из человеческих отношений”
Вольфганг Паули
Вольфганг Эрнст Фридрих Паули родился 25 апреля на рубеже веков в Вене, которая в то время принадлежала Австро-Венгерской Империи. Хотя Паули окрестили в католической церкви, по мере взросления в нем вырос и укрепился дух науки. То, что Паули был воспитан в духе католицизма, однако, существенно в свете того, что в подростковом возрасте он неожиданно узнал о своем еврейском происхождении. Если учесть, в какое время он родился, неудивительно, что это запоздалое открытие сильно повлияло на его жизнь.
Еврейская ветвь родового древа Паули по отцу четко прослеживается в письменных источниках вплоть до его прадеда Вольфа Пашелеса (род. в 1814 году), который с семнадцати лет зарабатывал на жизнь, торгуя книгами вразнос. Впоследствии он открыл книжную лавку в Праге и приобрел репутацию редактора, благодаря которой для него нашлось место в некоторых еврейских энциклопедиях. Далее лавка перешла к его сыну Якову (род. в 1839 году), деду Паули. Яков и его младший брат пошли по стопам отца и были занесены в “список присяжных экспертов императорского и королевского государственного суда… как единственные специалисты по еврейской литературе”.
По материнской линии у Паули были австрийские корни. Свое третье имя он получил в честь деда по матери, Фридриха Шютца (1845–1908), газетного редактора, чьи откровенно либеральные взгляды высоко ценились его друзьями и вызывали негодование врагов. Бабушка Паули по матери (1847–1916), в девичестве Берта Диллнер фон Диллнерсдорф, имела благородное происхождение. Благодаря своему музыкальному дару она стала певицей в Венской Императорской Опере, но в тридцать восемь лет из-за нервного расстройства была вынуждена покинуть сцену. Любовь Паули к опере явно выросла из тех часов, которые маленький Вольфи проводил за фортепиано вместе с бабушкой.
Отец Паули, Вольфганг Йозеф Пашелес (1869–1955), вырос в районе Староместской площади в Праге и посещал ту же гимназию, что и Франц Кафка. В восемнадцать лет он поступил на медицинский факультет Немецкого университета вместе со своим школьным другом Людвигом Махом, сыном Эрнста Маха, профессора этого же университета. Мах-старший (1838–1916), известный физик-экспериментатор, который позже сдружился с отцом Паули, сильно повлиял на интеллектуальное развитие молодого Вольфганга. Паули признавал роль отца в своем увлечении физикой, но именно Мах взял одаренного юношу под свое крыло.
Когда Паули исполнилось двадцать три года, его отец занимал должность ассистента в Венском университете и работал над докторской диссертацией по медицине внутренних органов, защита которой была необходима для его дальнейшей научной карьеры. Годы спустя он получил признание за исследования в области коллоидной химии, хотя как преподаватель, по словам одного из его бывших студентов, был крайне скучен (что подтверждает мнение Паули о том, что отцу недоставало эмоциональности, см. главу 11).
Смерть Якова Пашелеса в 1897 году, очевидно, развязала руки отцу Паули, и тот решился радикально изменить свою жизнь. То было время “просвещенного семитизма”, и евреев-интеллектуалов принимали благосклонно. Однако для продолжения научной карьеры в Австрии было благоразумнее принять христианство. Посему в 1898 году, получив ученую степень в области медицины внутренних органов, Вольфганг Пашелес испросил у государства разрешения изменить фамилию на Паули, и сразу вслед за тем перешел из иудаизма в католичество. В следующем году он женился на Берте Камилле Шютц.
Так в течение двух лет личность отца Паули подверглась радикальным переменам. Смерть деда, чей статус старейшины еврейской общины мог стать помехой, облегчила это решение.
Похоже, что отец Паули выбирал путь согласно своему честолюбию. То, что он скрыл от сына его происхождение, показывает, что ему казалось невыгодным быть евреем в предвоенные годы. Если на тот момент Паули был избавлен от позорного признания себя евреем, то позже ему пришлось принять этот факт в условиях намного более страшных, чем те, с которыми столкнулся его отец. Еврейский вопрос в Европе того времени был болезненно острым, но для Паули он был и глубоко личным, частично из-за искаженного религиозного воспитания.
В детстве Паули был очень привязан к матери и к бабушке по материнской линии, но отношения с отцом, которого он считал слишком правильным и лишенным эмоций, были сложными. Нет ничего удивительного в том, что рождение сестры стало для “маленького гения” катастрофой, крахом мира, до девяти лет вращавшегося вокруг него одного. Уже будучи взрослым, Паули вспоминает об утраченном детском единовластии с присущим ему остроумием. О себе, как о вундеркинде (чудо-ребенке) Паули говорил: “Чудо исчезло, ребенок остался”. Позднее этот “ребенок” время от времени проявлялся в словах и действиях взрослого Паули.
Стоит особо отметить положительное влияние Эрнста Маха на становление Паули. В 1895 году Мах покинул университет в Праге и занял должность преподавателя истории и теории индуктивных наук в Венском университете. Это позволило ему сблизиться с Паули-старшим; Мах стал крестным отцом Паули, и тот получил свое второе имя в его честь.
Мах был известен как независимый мыслитель. Его интересы простирались от физики и физиологии до психологии и философии науки, хотя к концу века сияние его звезды несколько померкло. С отчаянной смелостью, граничащей с научной ересью, он оспаривал одно из основных предположений Исаака Ньютона о том, что пространство и время абсолютны. Такая точка зрения согласовывалась с его отрицанием метафизических допущений, которые нельзя проверить с помощью органов чувств. Принцип экономии мышления — сведения допущений к минимуму — был для него главенствующим. Иначе, считал он, наука окажется перегружена чрезмерным количеством теорий.
Идеи Маха повлияли на умы некоторых ведущих ученых двадцатого века. Например, его мысли о пространстве и времени подтолкнули Эйнштейна к работе над теорией относительности. И хотя со временем Эйнштейн стал критичнее относиться к позитивистским взглядам Маха, он признавал, что “даже те, кто считает себя оппонентами Маха, вряд ли представляют, какую часть его взглядов они впитали, как говорится, с молоком матери”.
Для юноши с таким блестящим умом, как у Паули, подобный крестный отец должен был стать весьма вдохновляющей фигурой. Увидев одаренность Паули, Мах, к тому времени уже вышедший на пенсию, вплотную занялся интеллектуальным развитием крестника. Однако Мах старался не слишком перегружать юного гения, памятуя о судьбе собственного сына, который покончил жизнь самоубийством.
Сорок лет спустя Паули с восторгом вспоминал о своих визитах в дом крестного, забитый призмами, спектроскопами и всевозможным электрическим оборудованием. В ходе каждого посещения Мах ставил эксперименты, чтобы продемонстрировать поражение ошибочного мышления. Можно себе представить восхищение мальчика этим седобородым ученым девятнадцатого века. Хотя последний раз Паули посетил Маха в возрасте четырнадцати лет, он не забыл ни его духа, ни его “антиметафизического подхода”:
Где-то среди моих книг лежит старая коробка. В ней находится серебряный кубок с карточкой внутри. Это крестильный кубок, на карточке же старомодным витиеватым почерком написано: “Доктор Э.Мах, профессор Венского университета”.
Я полагаю, что он [Мах] оказался более сильной личностью, чем католический священник, и в результате я принял скорее антиметафизическое крещение, нежели католическое. В любом случае, я оставил карточку в кубке, и, хотя я прошел через величайшую духовную трансформацию, она остается моим ярлыком, гласящим: “антиметафизическое происхождение”.
Хотя Паули, как и Эйнштейн, в конце концов отказался от позитивистской философии Маха, влияние крестного отца отразилось не только на его интеллектуальном развитии, но и на общем отношении к науке. Как писал Эйнштейн, “величие Маха — в его несокрушимом скептицизме и независимости”, и Паули претендовал на оба этих качества, но на своих условиях.
Влияние Вены начала двадцатого века в сочетании с наставлениями отца и учителей дало Паули культурную и интеллектуальную базу. В Деблингской гимназии он учился в классе, полностью состоявшем из вундеркиндов. К тринадцати годам Паули разбирался в высшей математике, и еще до окончания школы в 1918 году опубликовал несколько работ, посвященных общей теории относительности Эйнштейна. Они привлекли внимание математика Германа Вейля, который годы спустя, на банкете по случаю вручения Паули Нобелевской премии, утверждал, что первым разглядел в нем гения.
В восемнадцать лет Паули поступил в Мюнхенский университет. Выдающийся прусский физик Арнольд Зоммерфельд, выпустивший из стен этого университета поколение физиков мирового класса, называл Паули самым одаренным из своих студентов. Друг Паули Вернер Гейзенберг говорил, что узнал о физике намного больше из бесед с Паули на прогулках, чем из лекций Зоммерфельда.
Когда Паули исполнилось девятнадцать, Зоммерфельд понял, что больше ничему не может его научить, и решил испытать юношу, поручив ему написать объемную энциклопедическую статью о теории относительности Эйнштейна.
Сам Эйнштейн так отозвался об этой работе, которая до сих пор считается основополагающей в своей области:
Изучая эту зрелую и крупную работу, трудно поверить, что ее автору двадцать один год. Сложно сказать, что в ней восхищает больше: легкость развития идей, основательность математических знаний, глубокое понимание физики, способность к четкому, системному изложению материала, знание литературных источников, полнота фактов или достоверность критического разбора.
Уже в юности Паули был известен своей язвительностью, в которой, впрочем, слышались и нотки характерного юмора. Вскоре после того, как двадцатидвухлетний Паули опубликовал вышеупомянутую статью, заслужившую столь высокую похвалу Эйнштейна, он принял участие в конференции, на которой представил доклад Пауль Эренфест, ведущий голландский физик. По своему обыкновению, Паули сделал несколько критических замечаний в ходе доклада Эренфеста. Когда позже они встретились лицом к лицу, Эренфест заявил молодому выскочке: “Герр Паули, ваша статья нравится мне намного больше, чем вы сами”. Паули ответил, имея в виду последнюю книгу Эренфеста: “Забавно. Для меня все в точности наоборот”. Со временем Эренфест начал уважать Паули за проницательность и искренность. Однако он жаловался на “проклятую сверходаренность”, которая позволяла Паули замечать ошибки в теории еще до того, как она была опубликована.
В переписке Эренфест с лукавым юмором называл Паули “Бичом Божьим” (der Geissel Gottes) и “ужасным Паули” (der furchterlicher Pauli). Паули в ответ подписывался в письмах к Эренфесту: “Ужасный” или “Б.Б.”. Этими титулами он пользовался не только в переписке с Эренфестом. В 1926 году, сообщая своему другу Крамерсу о своем предстоящем визите в Копенгаген, Паули грозил Крамерсу и Бору “Бичом Божьим”. Он любил похвастаться, что это прозвище дано ему самим Эренфестом.
Итак, в двадцать с небольшим лет Паули уже был признан такими выдающимися учеными, как Эйнштейн и Герман Вейль. Следующие десять лет будут самыми плодотворными в его жизни.
В двадцать два года Паули получил место в Государственном институте физики в Гамбурге. Там он освободился от опеки Зоммерфельда, который так и не смог смириться с вольным духом Паули: в Мюнхене юноша часто кутил ночи напролет, а на следующий день пропускал лекции.
Несмотря на несколько разболтанный образ жизни, Паули отнюдь не бездельничал все шесть лет в Гамбурге. В те времена Гамбург был одним из основных центров физики в Германии, а, следовательно, во всем мире. Будущий лауреат Нобелевской премии Исидор Раби, молодой американский физик, учившийся в Германии в двадцатых годах, назвал его электризующей средой. Вдобавок, присутствие Паули привлекло туда известных ученых, таких как Нильс Бор и Макс Борн. Однако, хотя атмосфера располагала к работе, Раби “раздражало презрительное отношение к американским физикам”. Меньше чем через десять лет, с приходом к власти Гитлера, основы этого оплота элиты пошатнутся.
Именно в Гамбурге получил свое название эффект Паули — его легендарная способность влиять на физические явления одним своим присутствием. Георгий Гамов, один из первых приверженцев теории Большого взрыва, заметил: “Паули прославили три вещи: принцип Паули (принцип запрета), нейтрино и эффект Паули”. Разумеется, эффект Паули был упомянут в шутку, да и сам он порой вызывал курьезные ситуации. Эрвин Панофский, знаменитый специалист по истории искусства, вспоминает обед с Паули и еще одним общим другом в дни их юности в Гамбурге. Поднявшись из-за стола после продолжительной трапезы, двое приятелей обнаружили, что все это время сидели во взбитых сливках, и только стул Паули был девственно чист. Характерным для эффекта Паули было то, что он никогда не затрагивал самого Паули.
Эффект порой доходил до крайности. В возрасте пятидесяти лет Паули писал (в шутку ли?) своему другу Карлу Майеру, некогда работавшему с Юнгом, что циклотрон в Университете Принстона полностью уничтожен огнем неизвестного происхождения, и высказывал предположение, что здесь не обошлось без эффекта Паули.
Это явление широко обсуждалось, и некоторые относились к нему очень серьезно. Физик-экспериментатор Отто Штерн был настолько убежден, что его аппаратура будет работать неправильно в присутствии Паули, что просил последнего держаться подальше от его лаборатории во время важных экспериментов (подчеркивая свою абсолютную серьезность). Даже присутствие Паули в проходящем мимо поезде могло вызвать катастрофу. Скептики могут сказать, что эффект бессознательно вызывала сама “жертва”, но истории о нем заставляют склоняться к другой точке зрения. Гейзенберг говорил, что сам Паули воспринимал эффект полушутя, а коллега Паули Маркус Фирц, напротив, утверждал, что Паули глубоко в него верил. По словам Фирца, “Паули испытывал неприятное напряжение перед грядущей катастрофой. Затем, когда она происходила, он ощущал необычайную легкость”. Фирц считал это проявлением синхронистичности, о которой будет подробнее рассказано позднее. Дальнейший интерес Паули к синхронистичности и взаимосвязи психе и материи можно частично приписать эффекту.
Однако за всем этим скрывалось нечто более глубокое: теневая сторона личности Паули. Ральф Крониг, первый ассистент Паули, так описывал свое первое впечатление при встрече с ним: “Он выглядел совсем не так, как я ожидал, но я сразу же почувствовал некое энергетическое поле вокруг него; оно зачаровывало, но и вызывало смутное беспокойство”. И действительно, Паули считал себя мистиком. Некоторые его мистические воззрения известны нам из писем, другие остаются тайной и по сей день. Однажды он сказал одному из ассистентов, что, по его мнению, на смену христианству придет нечто другое, но не уточнил, что именно. Насколько мне известно, он так и не развил эту идею.
Маркус Фирц, годами тесно общавшийся со своим коллегой, говорил, что с ним легко ладить, но никогда не называл его своим другом, считая, что в их отношениях необходима определенная дистанция. Фирц ценил прежде всего “вечного Паули”.
В первый свой год в Гамбурге Паули познакомился с Нильсом Бором, датским физиком, получившим в 1922 году Нобелевскую премию за создание теории строения атома. Бор был общительным человеком, неутомимым тружеником и фактически заменял отца молодым физикам, посещавшим его лекции в Копенгагене. Обладая свободной манерой речи в стиле Сократа, Бор, словно акушер, помогал появиться на свет новым идеям небольшой группы талантливых молодых людей, увлеченных только зарождавшейся тогда квантовой физикой. Эти ученые были так молоды, что их занятие иногда в шутку называли “детской физикой” (Knaben Physik).
Паули был удивлен, когда Бор неожиданно пригласил его в свой институт. Результаты такого сотрудничества превзошли их ожидания, и Бор стал наставником Паули. Позже Паули не без юмора прокомментировал начало их профессиональных отношений:
Бор нуждался в помощнике для редактуры своих работ, которые хотел опубликовать на немецком языке. Я был удивлен его предложением, и после короткого раздумья ответил с уверенностью, на которую способен только юноша: “Не думаю, что меня затруднит научная сторона вопроса, но изучение иностранного языка— такого, как датский—за пределами моих возможностей”.
Об уважении Бора к гению Паули можно судить по словам одного из участников его копенгагенской группы:
Письмо от Паули всегда было целым событием. Бор брал письмо с собой, отправляясь по делам, и не упускал случая перечесть его или показать тем, кто интересовался затронутой в нем проблемой. Под предлогом обдумывания ответа он целыми днями вел воображаемый диалог с отсутствующим другом—так же живо, как если бы Паули действительно сидел рядом и слушал его со своей язвительной улыбкой.
Именно в Гамбурге Паули объявил об открытии принципа запрета, который сегодня считается одним из краеугольных камней атомной физики. Даже в такой момент дух Паули оживлял серьезность открытия, которое он в шутку назвал “надувательством”. И действительно, некоторые из коллег-физиков с трудом смогли воспринять его заключения. Однако школьный друг Паули Вернер Гейзенберг (1901–1976) немедленно отправил ему радостное письмо в стиле “детской физики”, признавая блестящие результаты:
Прочитал сегодня твою новую работу, и остался весьма доволен: ты поднял надувательство на доселе невиданный уровень. А если ты чувствуешь, что написал что-то, противоречащее предыдущим надувательствам, это всего лишь недоразумение, ибо надувательство, помноженное на надувательство, никогда не даст истины, и потому два надувательства не могут противоречить друг другу. Так что поздравляю тебя!!!
Конечно же, принцип запрета не был надувательством. Среди прочего, он дал возможность теоретически обосновать периодическую систему элементов. Анализируя спектральные линии атомов, Паули вывел принцип, объясняющий уникальность структуры электронной оболочки вокруг атомного ядра каждого химического элемента. Ключом к этому научному достижению стало понимание того, что электрон характеризуется четырьмя квантовыми числами, а не тремя, как считалось ранее. Подробное раскрытие понятия квантовых чисел выходит за рамки нашей книги, достаточно будет сказать, что они определяют возможные энергетические состояния электрона в атоме. Четвертое квантовое число — это так называемый спин (направление вращения) электрона.
В алхимии и в юнгианской психологии движение от трех к четырем символизирует завершение или продвижение к центру. Великая работа (magnum opus) алхимиков состояла из четырех этапов, описываемых так называемой Аксиомой Марии: один превращается в два, два в три, а три становится четырьмя — одним целым. Юнг при анализе сновидений современников считал движение от трех к четырем символом внутреннего развития, известного как процесс индивидуации. Паули рассматривал свое открытие принципа запрета в этом свете.
Принцип Паули подтвердил истинность модели атома, предложенной Бором. Однако еще предстояло сформулировать теорию для предсказания поведения субатомных частиц. Ученые, занимавшиеся этим вопросом, разделились на два лагеря: детерминистов и их противников. Копенгагенская школа, включавшая Бора, Гейзенберга и Паули, придерживалась квантовой теории, согласно которой единственное, что можно знать наверняка — вероятность субатомного явления. Паули называл это “статистической причинностью”. Однако Эйнштейн настаивал на том, что квантовая теория неполна. Его убежденность в том, что миром правит детерминизм, была почти религиозной: “Бог не играет в кости со Вселенной”.
Существовала также проблема корпускулярно-волнового дуализма света, которую Эйнштейн породил, сам того не желая. Она вдохновила Бора на формулирование принципа дополнительности, применимого ко всем явлениям на квантовом уровне. Например, парадокс корпускулярно-волнового дуализма решался с помощью дополнительности так: невозможно провести такой эксперимент, во время которого свет одновременно проявит себя и как волна, и как частица. Однако оба подхода необходимы и вместе, дополняя друг друга, позволяют полностью описать природу света. Паули, как и сам Бор, считал, что этот принцип применим и в жизни: необходимо рассмотреть ситуацию с противоположных точек зрения, чтобы увидеть ее целиком.
К 1927 году разработка квантовой теории (которая, надо сказать, велась довольно беспорядочно) наконец завершилась. Хотя Паули предпочел не участвовать в создании точной формулировки, его вклад неоспорим. Параллельно он принял участие в долгосрочной программе исследований в области квантовой электродинамики вместе с Вернером Гейзенбергом, одним из основателей этой науки.
Теперь Паули был готов обосноваться в академическом мире. Он отказался от должности в Лейпциге, очень “по-венски” прокомментировав, что Лейпциг не соответствует его культурным предпочтениям: “Кино и кабаре лишь частично отвечают моим запросам, а особенно не дотягивает театр”. В 1928 году он выбрал Швейцарию для продолжения своей научной карьеры. В двадцать восемь лет Паули занял место профессора в Федеральном политехническом университете Цюриха (известном также как ETH — Eidgenossische Technische Hochschule — или просто Поли). Не считая временного пребывания в Соединенных Штатах в годы войны, с тех пор он жил в Цюрихе.
Переезд Паули в Цюрих дал ему возможность создать собственную группу для изучения теоретической физики. Как бы заявляя о своем новом статусе, а в первую очередь по личным причинам, с самого начала своего пребывания в ETH он больше не добавлял к своему имени приставку “jun” (младший). Сыну трудно расти в тени знаменитого отца. Но, хотя это символическое отделение от отца, видимо, принесло ему облегчение, оно не избавило его, как нам предстоит увидеть, от негативных проекций.
Волна антисемитизма, поднявшаяся в Германии в двадцатые годы, безусловно, не могла не задеть чувства Паули, и в 1929 году он покинул лоно католической церкви. Вскоре он принял иудаизм.
Многие интеллектуалы писали о трудностях, с которыми они столкнулись, с запозданием узнав о своем еврейском происхождении в условиях антисемитских настроений в обществе. Например, математик Норберт Винер в повести “Бывший вундеркинд” (Ex-Prodigy) рассказывает о травме, причиненной ему открытием своего еврейского происхождения в возрасте шестнадцати лет. “Бремя осознания первородного греха тяжело в любом виде”, — пишет он, — “но особенно коварная его форма — понимание своей принадлежности к той группе людей, которую тебя с детства учили презирать”. Раскрытие Винером своего происхождения открыло перед ним два пути: “продолжать придерживаться антисемитских взглядов или вернуться в лоно Авраамово”. Для Винера, как и для Паули, вне сомнения, выбор антисемитизма означал ненависть к самому себе. Винер со временем понял, что иудаизм также был чуждым для него: он мог оставаться с собой в мире, только ненавидя предрассудки, “никак не подчеркивая, что они направлены против той группы, к которой [он] сам принадлежал”. В отличие от Винера, Паули “вернулся к корням”.
Столь желанное для многих место ассистента Паули за годы его работы в ETH занимали многие молодые талантливые физики; все они отличились в дальнейшем. Судя по их рассказам, общаться с Паули было порой тяжело, но возможность работать с таким одаренным человеком заставляла мириться с его эксцентричностью. Виктор Вайскопф, которому Паули предложил стать своим ассистентом, так описывает свою первую встречу с ним:
Я узнал, почему Паули взял меня вместо [Ханса] Бете, когда приехал в Цюрих осенью 1933 года, чтобы приступить к выполнению своих обязанностей. Я несколько раз постучал в дверь кабинета Паули, прежде чем услышал тихое “Войдите”. Паули сидел за столом в глубине комнаты. Он сказал: “Подождите, подождите, мне нужно завершить эти расчеты”. Я ждал несколько минут. Потом он спросил: “Кто вы?” “Я Вайскопф, вы пригласили меня быть вашим ассистентом”. “Да”,—сказал он,—“Сначала я хотел взять Бете, но он занимается теорией твердых тел, а она мне не нравится, хотя я первым начал над ней работать”.