3 E. Fermi. Ricerca Scientifica, 1933, 4, 491.
41 К семидесятилетию Фридриха Пашена [59]
Фридрих Пашен (1865—1947) — немецкий физик-экспериментатор. Родился в Шверине, в 1888 г. окончил Страсбургский университет, где был учеником Кундта. Затем был ассистентом Гитторфа в Мюнстере и сотрудником Рунге в Ганновере; в 1901 г. стал профессором в Тюбингене, где создал школу экспериментаторов-спектроскопистов. В 1924 г. избирается в Прусскую академию наук и становится руководителем Имперского физико-технического института. В 1889 г. установил носящий его имя закон, согласно которому потенциалы зажигания газового разряда между двумя плоскими электродами одинаковы, если одинаковы произведения давления газа на расстояние между электродами. Но наибольшее значение для развития квантовой физики имели его исследования по спектрам. В 1897 г. он подтвердил экспериментально закон Стефана—Больцмана, в 1899 г. — закон смещения Вина. В 1908 г. открыл первые линии новой спектральной серии в инфракрасной области (серия Пашена); в 1912 г. обнаружил совместно с Э. Баком явление Пашена—Бака, состоявшее в том, что в сильных магнитных полях картина расщепления спектральных линий в аномальном эффекте Зеемана становится аналогичной картине при простом эффекте. Это явление сыграло существенную роль при создании квантовой механики. В 1916 г. подтвердил правоту Бора в споре с Фаулером о природе линий в серии Пикеринга (7). В последующие годы обнаружил экспериментально многие тонкие детали строения спектров, предсказанные Зоммерфельдом на основе теории Бора.
42 Эффект Зеемана и строение атома [60]
Статья в сборнике, представленном П. Зееману в связи с его семидесятилетием.
Питер Зееман (1865—1943) — голландский физик. Родился в Зоннемайре (Голландия) , окончил Лейденский университет в 1890 г. С 1897 г. — преподаватель, затем профессор в Амстердаме. В 1896 г. открыл явление расщепления спектральных линий в магнитном поле. Объяснение всех деталей эффекта Зеемана было важным стимулом развития как классической электронной и первоначальной квантовой теорий, так и квантовой механики.
43 Квантовая механика и физическая реальность [61]
Коротко излагается основное содержание статьи «Можно ли считать квантовомеханическое описание физической реальности полным?», опубликованной несколько позже.
44 Можно ли считать квантовомеханическое описание физической реальности полным? [62]
Ответная статья на работу Эйнштейна, Подольского и Розена под тем же названием (1935) 1, в которой авторы возражали против концепции квантовой механики Бора. На основании выдвинутого ими критерия физической реальности они пришли к заключению, что «квантовая механика не даёт полного описания физической реальности» и высказали суждение, что возможно более соответствующее действительности описание явлений. Эта работа сыграла в свое время большую роль в дискуссии по философским вопросам физики.
1 A. Einstein, В. Podolsky, N. Rosen. Phys. Rev. 1935, 47, 77. См. перевод: А. Эйнштейн. Собр. научн. трудов, т. III. М., 1966, стр. 604.
Бор показал в своей статье, что с точки зрения дополнительности те противоречия, о которых говорил Эйнштейн с соавторами, являются кажущимися и устраняются, а их критерий физической реальности оказывается неоднозначным в применении к проблемам квантовой механики.
В этой статье, как и в предшествующих (34), (35), концепция дополнительности излагается в таком понимании, когда на первое место выступает идея «неконтролируемого взаимодействия», проходит мысль о том, что «наблюдение возмущает явление», или что «измерение — вмешательство в явление», отрицается принцип причинности для атомных процессов и т. д. В более поздних работах Бор от такого рода понимания дополнительности постепенно освобождается.
В тот период взаимодействие между объектом и прибором, составляющее предпосылки измерения, трактовалось и Эйнштейном, и Бором как силовое взаимодействие 1, но у Бора оно являлось неконтролируемым. По его мнению, «... конечность взаимодействия между объектом и измерительным прибором, обусловленная самим существованием кванта действия, влечёт за собой — вследствие невозможности контролировать обратное действие объекта на измерительный прибор (а эта невозможность будет непременно иметь место, если только прибор удовлетворяет своему назначению) 2 — необходимость отказа от классического идеала причинности и радикальный пересмотр наших взглядов на проблему физической реальности» (стр. 182).
1 Силовое взаимодействие физических объектов необходимо связано с передачей от одного физического объекта к другому импульса или энергии или обоих вместе. Действие регистрационной части измерительного прибора (экспериментальной установки) предполагает наличие силового взаимодействия, но измерительный прибор не сводится к его регистрационной части.
2 По Бору, в области разбираемого вопроса учёт обратного влияния объекта на измерительные приборы, это —учёт передачи количества движения в случае измерения положения и учёт смещения в случае измерения количества движений (стр. 186).
Если классическая физика обходится без неконтролируемого взаимодействия, то это может быть объяснено тем, что квант действия весьма мал и потому при рассмотрении взаимодействия макроскопических объектов мы вправе отвлекаться от его существования. При рассмотрении же атомных явлений (из-за их малости) игнорировать квант действия нельзя принципиально, и поэтому необходимо принять, что действие при передаче импульса или энергии не может быть меньше величины кванта действия и следовательно, при измерении нельзя свести на нет воздействие прибора на объект — таковы соображения, которые не могут быть обойдены, согласно идее принципиальной неконтролируемости.
Итак, открытие кванта действия будто бы неизбежно влечёт за собой признание идеи неконтролируемого возмущения, а вероятности в квантовой механике и невозможность отделить поведение атомного объекта от его связей с прибором (при изучении явлений) будто бы внутренне необходимо связаны с принципом неконтролируемости.
Позже Бор в результате дискуссии с другими физиками, особенно с В. А. Фоком, с которым он обсуждал эти вопросы в 1957 г. 3, отказался от понятия «принципиально неконтролируемого взаимодействия» (термин этот перестал им употребляться) и соответственно изменил ряд формулировок и терминов, которые фигурировали в его более ранних работах.
3 В. А. Фок. Дискуссии с Нильсом Бором. «Вопросы философии», 1964, № 8, стр. 50.
Понятие «принципиальной неконтролируемости» в собственном смысле слова не выражает никакой истины, ибо процессы и явления в природе в принципе познаваемы и, следовательно, в принципе контролируемы.
Во-первых, с идеей принципиальной неконтролируемости связывалась философски ошибочная мысль, будто только в классической физике применимо понятие объективной реальности. В квантовой же теории дело обстоит якобы так, что атомный объект имеет другую «степень реальности», нежели макроскопический прибор.
Во-вторых, идея принципиальной неконтролируемости соединялась с точкой зрения, что наблюдение играет решающую роль в атомном событии. Эта точка зрения вела к взглядам о своего рода дематериализации атомных объектов, изучаемых квантовой механикой 1.
1 «Электрон — это совокупность физических величин, которую мы вводим с целью установления системы принципов, исходя из которых мы сможем логически вывести то, что показывает стрелка измеряющего аппарата», — пишет Ф. Франк (Ph. Frank. Foundation of Physics, «International Encyclopedia of Unified Sceince», I, № 7).
В-третьих, утверждалось, что математический аппарат квантовой механики имеет не объективное, а скорее символическое значение и нужен лишь для согласования показаний приборов дополнительных классов.
В-четвёртых, фактически сохранялось представление об атомном объекте как о частице в смысле классической механики. Атомный объект представлялся обладающим и классической координатой, и классическим импульсом, познать которые одновременно невозможно в силу соотношения неопределённостей. Это соотношение по сути дела превращалось в некую агностическую загадку, а проблема качественно новых (в сравнении с классическими) квантовых понятий исключалась из атомной физики.
