Вскоре Мотт великолепно продемонстрировал применение этого результата, объяснив заметное отклонение от известной резерфордовской формулы рассеяния в случае столкновений между идентичными частицами, такими, как альфа-частицы и ядра гелия или протоны и водородные ядра. Такое применение математического аппарата фактически показало нам не только неадекватность орбитальной картины, но даже заставило отказаться от различения частиц. В самом деле, всякий раз, когда привычные идеи об индивидуальности частиц пытаются применять, устанавливая нахождение частиц в выделенной области пространства, это не оказывает никакого влияния на статистики Ферми—Дирака и Бозе— Эйнштейна в том смысле, что они всё равно приводят к одному и тому же выражению для плотности вероятности частиц.
Всего лишь за несколько месяцев до конгресса Гейзенберг сделал наиболее важный вклад в разъяснение физического содержания квантовой механики, сформулировав так называемый принцип неопределённости, выражающий взаимное ограничение определения канонически сопряженных переменных. Это ограничение появляется не только как непосредственное следствие перестановочных соотношений между такими переменными, но оно также прямо отражает взаимодействие между системой, над которой производится наблюдение, и измерительными приборами. Полное признание последнего утверждения, имеющего принципиальный характер, поднимает, однако, вопрос об области однозначного применения классических физических понятий при объяснении атомных явлений.
Чтобы открыть дискуссию по этим вопросам, меня просили сделать на конгрессе доклад по эпистемологическим проблемам, возникавшим в квантовой физике; я воспользовался удобным случаем, чтобы обсудить вопрос о подходящей терминологии и разъяснить точку зрения дополнительности. Главным аргументом было то, что однозначная информация о физических наблюдениях требует, чтобы описание экспериментального устройства, так же как и регистрация наблюдений, производилось обычным языком, разумным образом очищенным, в духе терминологии классической физики. Во всех реальных экспериментах это требование реализуется применением в качестве измерительных инструментов таких предметов, как диафрагмы, линзы, фотопластинки. Эти предметы настолько велики и тяжелы, что, несмотря на решающую роль кванта действия для их устойчивости и свойств, при определении их положения и движения можно пренебречь всеми квантовыми эффектами.
В области классической физики мы исходим из идеализации, согласно которой все явления могут быть произвольно подразделены, а взаимодействием между измерительными приборами и наблюдаемым объектом можно пренебречь или по крайней мере его можно скомпенсировать. В дискуссии на конгрессе было подчёркнуто, что в квантовой физике взаимодействие между наблюдаемым объектом и измерительным прибором представляет собой неразрывную часть явления, для которой не может быть дано самостоятельного описания, если назначение приборов состоит в определении условий, при которых получаются наблюдения. В этой связи следует также напомнить, что запись о наблюдении в конечном счёте сводится к созданию устойчивых отметок на измерительных приборах, например пятен, возникших на фотопластинке при ударе фотона или электрона. То, что такая запись включает в себя существенно необратимые физические и химические процессы, не приводит к каким-либо усложнениям, а скорее подчёркивает, что элемент необратимости подразумевается в самом понятии наблюдения. Новая характерная черта квантовой физики состоит только в ограничении делимости явлений, для однозначного описания которых требуется указание существенных частей экспериментальной установки.
Поскольку в одной и той же установке, вообще говоря, можно получать различные индивидуальные результаты, обращение к статистике в квантовой физике в принципе неизбежно. Более того, наблюдения, полученные в различных условиях, исключающих их трактовку в единой картине, несмотря на кажущуюся несовместимость, должны рассматриваться как дополнительные в том смысле, что совместно они исчерпывают всю строго определённую информацию об атомном объекте. С этой точки зрения задача математического аппарата квантовой теории состоит в том, чтобы определить математические ожидания для наблюдений, производимых в заданных экспериментальных условиях. В этой связи было указано, что разрешение всех противоречий обеспечивается математической согласованностью аппарата и исчерпывающим характером описания в той области, в которой он применим к любому воображаемому экспериментальному устройству.
По этим вопросам состоялась весьма оживлённая дискуссия, которой руководил Лоренц с присущей ему откровенностью и сдержанностью, стремясь вести её в плодотворном направлении. Большие трудности для согласованного обсуждения эпистемологических проблем создавала неясность терминологии. Эту ситуацию юмористически отразил Эренфест, выписав на доске цитату из библии, в которой описывалось смешение языков, нарушившее строительство Вавилонской башни.
Начавшийся на заседании обмен мнениями оживлённо продолжался и по вечерам в небольших группах. Наиболее приятной для меня была возможность вести долгие беседы с Эйнштейном и Эренфестом. Эйнштейн принципиально возражал против отказа от детерминистического описания; он оспаривал наши аргументы, допуская возможность более точного учёта взаимодействия между атомными объектами и измерительными приборами. Наши доводы, обосновывающие безнадёжность этой перспективы, не убедили Эйнштейна, и он вновь вернулся к этой проблеме на следующем конгрессе. Однако эти дискуссии вызвали дальнейшие исследования проблем анализа и синтеза в квантовой физике, а также их аналогов в других областях человеческого знания, в которых обычная терминология привлекает внимание к условиям, при которых производится опыт.
VI
На конгрессе 1930 г. впервые председательствовал Ланжевен. Лоренца уже не было в живых. Ланжевен сказал несколько слов о потере, понесённой Сольвеевским институтом вследствие кончины Эрнста Сольвея, чья инициатива и великодушие позволили создать институт. Президент подробно обрисовал, как замечательно Лоренц руководил всеми предыдущими Сольвеевскими конгрессами и с какой огромной энергией продолжал он свои блестящие научные исследования до последних дней.
Темой конгресса были магнитные свойства вещества, для понимания которых сам Ланжевен сделал столь важный вклад и экспериментальное изучение которых значительно расширилось как раз в те годы, особенно благодаря исследованиям Вейсса и его школы.
Конгресс открылся докладом Зоммерфельда о магнетизме и спектроскопии; в этом докладе он, в частности, обсуждал те сведения о моменте импульса и магнитных моментах, которые были получены из исследований электронной структуры атомов, позволившей объяснить таблицу Менделеева. Что касается интересного пункта с своеобразной вариации магнитных моментов в семействе редкоземельных элементов, то Ван-Флек доложил о последних результатах и их теоретической интерпретации. Ферми сделал доклад о магнитных моментах атомных ядер, для которых, как это впервые подчеркнул Паули, следовало выяснить причину появления сверхтонкой структуры спектральных линий.
Общий обзор быстро возрастающих экспериментальных данных о магнитных свойствах вещества был сделан в докладах Кабреры и Вейсса, которые рассмотрели уравнение состояния ферромагнитных материалов, охватывающее скачкообразные изменения свойств таких веществ при определённых температурах, аналогичных точке Кюри. Несмотря на более ранние попытки установления связи таких эффектов, особенно путём введения Вейссом внутреннего магнитного поля, обусловливающего ферромагнитное состояние, ключ к пониманию этих явлений был найден лишь недавно Гейзенбергом. Гейзенберг провел оригинальное сопоставление упорядочения электронных спинов в ферромагнитных веществах с квантовой статистикой, управляющей свойствами симметрии волновых функций, ответственных за химическую связь в теории молекулярных соединений Гайтлера и Лондона.
