Каким бы ни был окончательный ответ на вопросы такого рода, которые остаются нерешёнными и по сей день и которые неотделимы от самых фундаментальных проблем строения материи, открытие конечной скорости распространения любых взаимодействий, завершившееся созданием теории относительности, знаменовало собой значительное прояснение основ физики и усовершенствование методов описания физических явлений. Эйнштейну мы обязаны не только ясным пониманием относительного смысла понятия одновременности и взаимосвязи между временной и пространственными координатами. Благодаря его концепции о связи между пространственно-временны́м описанием с гравитацией вся наша картина мира приобрела большую степень единства и гармонии, нежели когда-либо ранее. Трудно переоценить значение теории относительности для выявления прежде неизвестных закономерностей и тот новый импульс, который она придала философии, подчеркнув, насколько сильно зависят результаты наблюдений от выбора позиции наблюдателей. В этой связи уместно также напомнить — и это постоянно подчёркивал сам Эйнштейн, — сколь многим современное развитие физики обязано проницательному ньютоновскому анализу тех парадоксов, которые возникают в рамках концепции абсолютного времени и пространства, послужившей Эйнштейну основой для таких всеобъемлющих обобщений.

Что же касается естествознания, то здесь в наши дни открылись совершенно новые перспективы благодаря более глубокому проникновению в сущность атомистической интерпретации физических явлений. Как и надеялся Ньютон, сформулированные им фундаментальные принципы нашли тут обширное поле приложений. Во-первых, механическая теория теплоты оказалась адекватной для объяснения общих законов термодинамики. Она опирается, с одной стороны, непосредственно на закон сохранения энергии, а с другой — на вероятностную интерпретацию понятия энергии. В связи с последним нужно подчеркнуть, что при статистическом рассмотрении тепловых явлений речь идёт не о принципиальном отказе от причинного описания движения каждого атома, а просто об использовании адекватных математических методов с целью применения положений механики к описанию поведения большого числа частиц. Даже когда речь идёт о выяснении структуры отдельных атомов, что стало возможным благодаря непостижимому прогрессу экспериментальной техники, то и здесь сформулированные Ньютоном принципы служат путеводной звездой при интерпретации новых результатов. Так, опираясь на эти принципы, Дж. Дж. Томсон пришёл к пониманию того, что электрон является универсальной компонентой материи, а Резерфорд — к открытию атомных ядер, которое в столь значительной степени способствовало развитию наших представлений об атомной структуре вещества. Немного найдётся примеров, когда бы открытие в большей степени, нежели это последнее, способствовало углублению и расширению наших познаний и привело к неожиданной и грандиозной революции, раздвинувшей границы человеческих возможностей.

Однако не менее существенным для этого прогресса было выяснение фундаментальных атомистических особенностей законов природы, которое вышло далеко за рамки древней доктрины о небеспредельной дробимости материи. Действительно, открытие Планком квантовых процессов, основанное па глубоком анализе общих законов теплового излучения, без сомнения, знаменовало собой начало новой эры в науке; оно показало, что все основные положения механики и электродинамики представляют собой идеализацию, применимость которой оправдана только тогда, когда мы имеем дело с процессами, в которых действии велико по сравнению с величиной универсального кванта.

В то время как во всех явлениях, доступных изучению во времена Ньютона и ещё очень долго впоследствии, это условие заведомо всегда выполнялось, теперь, при изучении атомных явлений, черты индивидуальности выступают вполне отчётливо, что исключает возможность какого-либо описания на языке классической механики и электромагнетизма. В частности, этих положений совершенно недостаточно для объяснения стабильности атомов, которой определяются специфические физические и химические свойства элементов и которая весьма существенна для самого существования твердых тел, являющихся нашими непременными орудиями во всех физических измерениях.

Если принять во внимание тот факт, что даже та информация о свойствах атомных частиц, которой мы располагаем (скажем, их масса и электрический заряд), получена на основе измерений, интерпретируемых в соответствии с классической механикой, то мы стоим перед лицом необходимости развить метод описания, в рамках которого учитывается существование квантов, но который в то же время представляет собой обобщение ньютоновской механики, где подобная интерпретация измерений однозначно вытекает из общих принципов. С самого начала было очевидно, что в новой теории придется внести изменения в формулировку принципа причинного описания явлений. Действительно, из самой постановки вопроса вытекало, что можно говорить только об относительных вероятностях реализации различных конкретных квантовых процессов, которые могут иметь место при заданных условиях.

При первых попытках подойти к решению этой проблемы пытались максимально сохранить принципы классической механики до тех пор, пока они не приходили в прямое противоречие с наиболее яркими квантовыми эффектами. На этом пути удалось внести известную ясность в значительное число физических наблюдений и, в частности, дать предварительное описание связи электронов в атомах, способное объяснить замечательную и известную из химии взаимосвязь между свойствами элементов. Однако вскоре стало очевидным, что всестороннего объяснения атомных явлений можно достичь только путём последовательного и более гармоничного обобщения положений классической физики, которое подобно ньютоновским работам должно сопровождаться решительным пересмотром основ всей механики.

Решающий прогресс в этом направлении был достигнут благодаря направленным усилиям ряда выдающихся физиков нашего времени, причём некоторые из числа тех, которые выдвинули наиболее смелые и глубокие идеи, сделали это, будучи такими же молодыми, как и Ньютон, когда он сформулировал свои фундаментальные принципы. Как теперь хорошо известно, метод, которым было достигнуто желаемое обобщение ньютоновской механики, состоит в интерпретации кинематических и динамических переменных классических уравнений движения как линейных операторов и связывании постоянной Планка исключительно с некоммутативностью произведений двух любых сопряженных переменных. Прямым следствием этого формализма явилась невозможность прежней простой интерпретации сразу обеих сопряженных переменных при описании физических явлений. Вместо этого устанавливалась взаимосвязь между степенями их определённости, которая нашла свое количественное выражение в принципе неопределённости Гейзенберга. Теории Ньютона и Максвелла являются двумя альтернативными аспектами всей этой схемы, известной в целом как квантовая механика, и связаны в ней с подкупающей последовательностью и простотой. Квантовая механика позволила нам разобраться в огромном количестве экспериментальных фактов аналогично тому, как ранее это достигалось с помощью теорий классической физики.

Решительный отказ от привычных представлений при трактовке физических явлений и, в частности, коренной пересмотр концепции причинного описания и даже отказ от отчётливой образности в пространстве и времени естественно породили сомнения в том, удовлетворяет ли квантовая механика всем требованиям, предъявляемым к теории, претендующей на полное описание. Однако нужно иметь в виду, что, коль скоро речь идёт об определённых квантовых эффектах, мы сталкиваемся в атомной физике с совершенно новой ситуацией, когда принципиально невозможно провести чёткое разграничение между внутренними свойствами объектов и их взаимодействием с измерительными приборами, которые необходимо использовать для самого обнаружения этих свойств. Разумеется, мы говорим здесь не о каком-то произвольном отказе от фундаментального ньютоновского положения о равенстве сил действия и противодействия, а только о невозможности точного учёта реакции объекта па воздействие измерительного прибора в условиях, когда для этой цели используются такие же самые объекты.