В самом деле, очень трудно согласиться с тем, что под экспериментом понимается просто некоторая ситуация, при которой мы можем непосредственно найти условия, необходимые для повторяемости изучаемого явления. Таким образом, при рассмотрении этих условий не возникает вопроса об отступлении от ньютоновского метода описания системы и, в частности, уместно подчеркнуть, что под часами, которые наряду с масштабами используются для пространственно-временно́го описания, понимается просто некоторое устройство, работа которого полностью описывается в рамках классической механики без учёта каких бы то ни было квантовых эффектов.

При подобных обстоятельствах первостепенное значение приобретают вопросы терминологии, точно так же как было и в случае основополагающих работ Ньютона. По существу все недоразумения возникают вследствие использования выражений типа «возмущение явлений посредством их наблюдения», — фразы одинаково непримиримой с любым недвусмысленным значением самих слов «наблюдение» и «явление». Действительно, при любой трактовке понятия «доказательство» под словом «явление» следует просто подразумевать полное описание как экспериментального устройства, так и наблюдаемых результатов. Это отнюдь не противоречит статистической природе результатов измерений, на которую только и претендует квантовая механика.

Известный парадокс, относящийся к кажущейся несовместимости свойств объекта, наблюдаемого при различных экспериментальных условиях, находит в рамках этого подхода свое объяснение во взаимоисключаемости необходимого для этих наблюдений экспериментального оборудования, и, в частности, весь произвол в интерпретации квантовой механики сводится к нашему праву выбирать для наблюдений те или иные приборы, примером чему может служить то, с какой широтой и изобретательностью делал это сам Ньютон. Хотя изучаемые в квантовой физике явления уже не могут быть связаны обычным образом, можно сказать, что они являются дополнительными друг к другу в том смысле, что только вся их совокупность исчерпывает свойства, присущие объекту, который допускает недвусмысленное определение. По существу концепция дополнительности представляет собой разумное обобщение самой идеи причинности.

Причина столь пристального внимания к этому вопросу состоит в том, что здесь мы получаем всеобщий урок подхода к интерпретации явлений, значение которого подобно ньютоновской механике выходит далеко за пределы самой физики. Глубокую аналогию с тем, что происходит в атомной физике, можно проследить особенно рельефно на примере одной проблемы наблюдения, с которой мы сталкиваемся в психологии. Так, при самоанализе всегда возникает вопрос о разграничении между разумным анализом и тем фоном, на котором он происходит. Это сходно с необходимостью различать при атомных исследованиях изучаемые объекты и приборы измерения. Говоря более конкретно, взаимоотношение между понятиями «мысли» и «эмоции» полностью аналогично дополнительному смыслу кинематических и динамических переменных в квантовой механике. В частности, степень произвола может быть переведена на наш язык просто как выражение именно того факта, что те ситуации, в которых можно говорить о свободе воли, и те, в которых разумно предпринять какой бы то ни было логический анализ психического состояния, являются взаимоисключающими.

Здесь мы особенно остро сталкиваемся с проблемой нашего собственного места в природе, к которой было приковано такое пристальное внимание Ньютона в последние годы его жизни. В этой связи прежде всего необходимо подчеркнуть, что говорить о позиции ученого в таких выражениях, как рационализм и мистицизм, весьма двусмысленно. Действительно, в беспримерной борьбе за гармонию формы и содержания нам всегда придется сталкиваться с изменяющимися границами тех областей познания, в которых удалось до какой-то степени разобраться. В этом отношении, конечно, чрезвычайно интересно, что анализ и синтез в атомной теории, которая в известной степени имеет дело с простейшими объектами во всём человеческом познании, столь серьёзно напомнили нам Старую мудрость, что в великой драме жизни мы являемся одновременно и актёрами, и зрителями.

Я опасаюсь, что, говоря всё это, возможно слишком сильно отклонился от нашей основной темы. Заканчивая, я чувствую, что должен попросить прощения за то, что не смог, подобно предыдущим ораторам, воспользоваться этим замечательным случаем для того, чтобы сообщить вам новые сведения из неисчерпаемого научного наследства, оставленного Ньютоном потомству, изучение которого требует познаний о состоянии науки и философии в его время, куда более глубоких, чем те, которыми я обладаю. Однако я надеюсь, что сумел передать вам свое впечатление о том неиссякающем вдохновении, которое работы Ньютона и по сей день вселяют во все начинания на пути развития науки в самом широком смысле этого слова. Пользуясь представившимся сейчас случаем, когда интернациональный характер этих начинаний проявился столь впечатляюще и радушно, я хочу искренне признаться в том, как много значила для меня счастливая возможность ранних и близких контактов с великой английской школой физиков, столь блестяще продолжающей традиции, непревзойдённым идеалом которых был сам Ньютон.

1947

70 ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ ^*

^*Problems of Element ary-particle Physics. «Reports of an International Conference on fundamental particles and low temperature, held at the Cavendish Laboratory, Cambridge, on 22—27 July 1946». London, 1947, vol. I, Fundamental Particles, p. 1—4.

В качестве введения следует вкратце упомянуть о классической теории электрона и, в частности, заметить, что простое рассмотрение электрона как заряженной точечной массы ограничивает в принципе описание явлениями, в анализе которых не встречается величина размерности длины, сравнимая или меньше, чем так называемый классический радиус электрона

𝑟

₀

=

𝑒²

𝑚𝑐²

,

(1)

где 𝑒 и 𝑚 заряд и масса электрона, 𝑐 — скорость света. В этой связи следует подчеркнуть, что любая попытка преодолеть эти ограничения модификацией классической теории будет, по-видимому, включать элемент произвола, так как в области, о которой идёт речь, как известно, играют решающую роль явления, обусловленные существованием кванта действия.

Что касается квантовомеханического описания атомных явлений, то акцент лежит на его логичности и широте охвата и особенно на разъяснении известного парадокса относительно проблемы познаваемости «физической реальности», состоящей в том, что в собственно квантовых эффектах мы имеем дело с явлениями, для которых невозможно чёткое разделение между независимым поведением объектов и их взаимодействием с измерительным прибором, который необходим для описания наблюдаемого явления. Хотя это не может быть согласовано с обычными методами в классической физике, они являются дополнительными в том смысле, что только вместе они исчерпывают все знания относительно тех свойств объектов, которые однозначно определимы.

Если говорить о свойствах элементарных частиц, то лежащая в основе современного квантовомеханического формализма идея о точечности заряда, во-первых, оправдывается ввиду больших размеров атомных систем по сравнению с 𝑟₀; во-вторых, этот формализм обусловлен тем, что безразмерная постоянная

α

=

𝑒²

ℏ𝑐

,

(2)

выражающая связь между квантом электрического заряда и квантом действия, мала.

Это наводит на мысль, что характерная особенность ситуации состоит в том, что малое значение α определяется конечным значением ℏ таким образом, который не допускает какого-либо асимптотического перехода к классической картине без потери внутренней устойчивости атомных структур и существенных свойств элементарных частиц, таких, как спин и статистика. Рассмотрение атомных проблем методом последовательных приближений в виде разложения по степеням α влечёт за собой значительные трудности. Хотя таким образом можно отделить в известной мере собственно механическое описание атомных систем и реакцию излучения, мы встретимся, как известно, с расходимостями при рассмотрении вопросов излучения в высших приближениях.