Хотя благодаря новому формализму явно был достигнут решающий успех в непротиворечивом изложении квантовой проблемы, некоторое время казалось, что ещё не выполняются все требования принципа соответствия. Так, я вспоминаю, как Паули, которому принадлежит одно из первых плодотворных применений точки зрения Гейзенберга к рассмотрению энергетического состояния атома водорода, высказал свое недовольство сложившейся ситуацией. Он подчеркнул полную ясность того факта, что можно установить положение Луны в её пути вокруг Земли, хотя согласно матричной механике для каждого состояния в задаче двух тел с вполне определённой энергией можно указать лишь статистически ожидаемые значения рассматриваемых кинематических величин.

Как раз в этом направлении новое понимание внесла указанная ещё в 1924 г. де Бройлем аналогия между движением материальных частиц и волновым характером распространения световых квантов. На этом основании в 1926 г. Шредингеру с помощью установленного им знаменитого волнового уравнения удалось получить блестящие результаты применением мощных методов теории функций ко многим задачам, связанным с атомом. С точки зрения принципа соответствия наиболее существенным было, что каждое решение уравнения Шредингера можно представить как суперпозицию гармонических собственных функций; этим создавалась возможность проследить, в частности, как движения частиц связаны с распространением волновых пакетов.

Вначале существовала определённая неясность о взаимоотношениях столь различных на первый взгляд трактовок квантовой проблемы. Как пример дискуссии тех лет я хотел бы привести случай, когда Оскар Клейн, которому была близка установленная Гамильтоном аналогия между механикой и оптикой и который сам нащупал волновое уравнение, устранил, основываясь на старом объяснении Гюйгенсом двойного преломления в кристаллах, высказанное Гейзенбергом сомнение в возможности волнового объяснения эффекта Штерна—Герлаха. Поводом для особенно оживлённого обмена мнениями послужило посещение Шредингером Копенгагена осенью 1926 г. Пользуясь случаем, мы с Гейзенбергом пытались его убедить, что его изящная трактовка дисперсионных явлений не может быть приведена в соответствие с планковским законом излучения в пустоте без явного учёта дискретного характера процессов поглощения и испускания.

Статистический смысл шредингеровской волновой механики был вскоре выяснен Борном при исследованиях проблемы столкновений. Полная эквивалентность различных методов также была доказана ещё в 1926 г. Дираком и Иорданом с помощью теории преобразований. В этой связи мне вспоминается, что на одном из институтских коллоквиумов Гейзенберг обратил внимание на то, что матричная механика позволяет определить не только ожидаемое значение некоторой физической величины, но и ожидаемое значение любой степени этой величины; в последующей дискуссии Дирак отметил, что это замечание дало ему в руки ключ к общим преобразованиям.

Зимой 1925—1926 гг. Гейзенберг работал в Гёттингене, куда и я приехал на несколько дней. Мы особенно много говорили об открытии спина электрона, драматическая история которого недавно со всех сторон освещалась в сборнике памяти Паули. Для нашего копенгагенского круга было большой радостью, что тогда Гейзенберг согласился на должность доцента в нашем институте после того, как Крамерс принял приглашение стать профессором теоретической физики в Утрехте. Его лекции в следующем академическом году были высоко оценены студентами не только за их содержание, но и благодаря превосходному владению Гейзенбергом датским языком.

Для продолжения основополагающих научных работ Гейзенберга этот год был чрезвычайно плодотворным. Исключительным достижением было объяснение дуплетности спектра гелия, которая долгое время рассматривалась как наибольшая трудность квантовой теории строения атома. Благодаря рассмотрению Гейзенбергом спина электрона в сочетании со свойствами симметрии волновых функций чётко выяснился смысл принципа Паули, что непосредственно повлекло за собой существенные последствия. Сам Гейзенберг пришёл к пониманию ферромагнетизма, вскоре затем Гайтлер и Лондон дали объяснение гомеополярных химических связей, а Деннисон решил старую загадку удельной теплоемкости водорода.

В связи с быстрым развитием атомной физики в те годы интерес всё более сосредоточивался вокруг вопроса о логическом упорядочении добытого богатого материала. Глубокое исследование Гейзенбергом этой проблемы было изложено в его знаменитой статье «О наглядном содержании квантовомеханической кинематики и механики», появившейся к концу его пребывания в Копенгагене; в ней было впервые сформулировано соотношение неопределённостей. Подход к кажущимся парадоксам квантовой теории был с самого начала сопоставлен с квантом действия, который связан с протеканием элементарных процессов. Поскольку было ясно, что количество энергии и другие инвариантные величины можно строго определить только для изолированных систем, проведённый Гейзенбергом анализ выявил, в какой мере взаимодействие с измерительным прибором будет влиять на состояние атомной системы.

Подчёркивание проблемы наблюдения выдвинуло вновь тот вопрос, о котором Гейзенберг и я беседовали при его первом посещении Копенгагена, и привело к дальнейшим дискуссиям по общим проблемам теории познания. Как раз требование возможности однозначной передачи результатов опытов означает, что экспериментальная установка и результаты наблюдения должны быть выражены на языке, подходящем для ориентации нашего окружения. Описание квантовых явлений требует поэтому принципиального различия между объектом исследования и измерительными приборами, определяющими условия опыта. Особенно выделяются те непривычные до сих пор для физики контрасты, которые мы здесь встречаем, — известная из других областей знания необходимость учитывать условия, при которых получены данные опыта.

При публикации некоторых моих воспоминаний о старом времени моему сердцу ближе всего желание подчеркнуть, что именно близкое сотрудничество целого поколения физиков многих стран позволило шаг за шагом навести порядок в новой обширной области знания. В этом периоде развития физической науки, пережить который было замечательным приключением, Вернер Гейзенберг занял выдающееся место.

86 ВОСПОМИНАНИЯ ОБ ОСНОВОПОЛОЖНИКЕ НАУКИ О ЯДРЕ И ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ ЕГО РАБОТ ^*

^*Reminiscences of the Founder of Nuclear Science and of some Developments Based on his Work. Proc. of Phys. Soc., 1961, 78, 1083—1111.

Для меня было большой радостью принять приглашение Физического общества участвовать в цикле лекций, посвящённых памяти Резерфорда. В этих лекциях, чтение которых происходило на протяжении ряда лет, несколько ближайших сотрудников Резерфорда излагали его основные научные достижения и делились воспоминаниями, воссоздающими его прекрасный человеческий облик. В дни далёкой юности я имел счастье принадлежать к той группе физиков, которая работала под руководством Резерфорда. В течение многих последующих лет я был связан с Резерфордом тесной дружбой. Поэтому я охотно согласился на предложение изложить наиболее интересные из моих воспоминаний. Так как в одной лекции совершенно невозможно рассказать о необъятном и многостороннем жизненном пути Эрнеста Резерфорда и о далеко идущих следствиях его работ, я вынужден ограничиться лишь теми периодами, к которым относятся мои собственные впечатления, и теми исследованиями, о которых я имел сведения из первых рук.

I

Впервые мне посчастливилось видеть и слышать Резерфорда осенью 1911 г., когда закончив университет в Копенгагене, я работал в Кембридже у Дж. Дж. Томсона, а Резерфорд приехал из Манчестера, чтобы выступить на ежегодном Кавендишском обеде. Хотя в этот раз мне не удалось познакомиться в Резерфордом, на меня произвели глубокое впечатление его обаяние и энергия — качества, с помощью которых ему удавалось достигать почти невероятных вещей, где бы он ни работал. Обед происходил в чрезвычайно непринуждённой атмосфере, что дало удобный случай коллегам Резерфорда напомнить некоторые из многочисленных анекдотов, уже тогда связанных с его именем. Среди многих примеров того, как глубоко был поглощён своими исследованиями Резерфорд, приводилось высказывание служителя Кавендишской лаборатории. Он утверждал, что из всех самых увлеченных молодых физиков, которые на протяжении ряда лет появлялись в знаменитой лаборатории, Резерфорд мог наиболее виртуозно поноси́ть свою аппаратуру.