В заключение этого доклада я хотел бы сказать, что даже если проблема строения ядра пока ещё и лишена той простоты в механическом отношении, которая так характерна для теории строения атома и которая так помогла при распутывании взаимоотношения элементов в смысле их обычных физических и химических свойств, тем не менее, как я пытался показать, эта проблема обладает специфическими особенностями, облегчающими интерпретацию характерных свойств ядер, например в отношении разделения ядерных реакций на отдельные стадии с такой отчётливостью, какая не имеет аналогии в механическом поведении атомов.

46 ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ ^*

^*Conservation Laws in Quantum Theory. Nature, 1936, 138, 25, 26.

Недавно Боте и Майер-Лейбниц выполнили новые опыты, касающиеся связи между рассеянием и отдачей при комптон-эффекте. Их результаты, как и данные описанных выше опытов Якобсена ¹, противоречат выводам Шенкленда об отсутствии связи между этими явлениями. В связи с этим мне хотелось бы сделать следующие краткие замечания по поводу возобновившейся после опытов Шенкленда дискуссии ² относительно возможной несостоятельности законов сохранения энергии и импульса в атомных явлениях.

¹ Эта заметка Бора помещена в «Nature» от 4 июля 1936 г. сразу же за письмом Якобсена, в котором описываются эти опыты. — Прим. ред.

² Р. Dirac. Nature, 1936, 137, 298; Е. J. Williams. Nature, 1936, 137, 614; R. Peierls. Nature, 1936, 137, 904.

Сомнения относительно справедливости законов сохранения в элементарных квантовых процессах высказывались и раньше, при первых попытках ³ обобщить классическую теорию излучения в целях её приспособления для разъяснения сложной дилеммы корпускулярного и волнового характера излучения. Но тогда положение было совершенно иное, чем сейчас. Дело не только в том, что последующие экспериментальные открытия заставили нас привыкнуть к подобным парадоксам в поведении электронов и других материальных частиц. Здесь важно главным образом то, что рациональные методы, разработанные квантовой механикой и электродинамикой, подтвердили возможность совместить существование кванта действия со строгим выполнением законов сохранения во всех явлениях, подобных дифракции электрона и комптон-эффекту. Более того, начатая Гейзенбергом работа по рассмотрению дополнительных ограничений измерения механических величин и компонент электромагнитного поля ⁴ в квантовой теории полностью устранила любые парадоксы в этом отношении. Можно сказать, что суть аргументов в том, что любая попытка недвусмысленной пространственно-временно́й координации в квантовых явлениях подразумевает отказ от строгого применения законов сохранения. Это вызывается принципиальной неконтролируемостью обмена энергией и импульсом между исследуемым объектом и твердыми телами и часами, определяющими пространственно-временну́ю систему отсчёта. И наоборот, строго определённое применение законов сохранения в квантовых явлениях предполагает существенный отказ от пространственно-временно́й координации ⁵.

³ N. Bohr, H. A. Kramers, J. C. Slatter. Phil. Mag., 1924, 47, 785 (статья 25).

⁴ N. Bohr, L. Rosenfeld. Kgl. Danske Vidensk. Math-Fys. Medd., 1933, 12, 8 (статья 39).

⁵ N. Bohr. Phys. Rev., 1935, 48, 69G (статья 44).

Так как фундаментальное соотношение между волновым и корпускулярным аспектом света и вещества могут быть выражены в полном соответствии с принципом относительности, не решённые до сих пор трудности квантовой электродинамики, как недавно указывал в связи с этой дискуссией Дирак, едва ли могут быть приписаны некоторой несовместимости основ квантовой теории и теории относительности. Корень этих затруднений надо искать скорее в атомистической природе электричества, столь же чуждой классическим физическим теориям, как и сам квант действия. Рациональное соединение этих различных аспектов атомных проблем в единую исчерпывающую теорию потребует, очевидно, совершенно новых точек зрения, если учесть атомистическую структуру всех рассматриваемых измерительных средств. Но в настоящее время, по-видимому, нет никаких оснований считать, что это могло бы повлечь за собой отказ от законов сохранения энергии и импульса.

В заключение нужно заметить, что основания для серьёзных сомнений ⁶ в строгой справедливости законов сохранения при испускании β-лучей атомным ядром сейчас в основном устранены благодаря многообещающему согласию между быстро увеличивающимися экспериментальными данными по явлениям β-излучения и следствиями нейтринной гипотезы Паули, столь блестяще развитой в теории Ферми.

⁶ N. Воhr. J. Chem. Soc., 1932, 134, 349 (статья 37).

Институт теоретической физики

Копенгаген

6 июня

1937

47 ПРИЧИННОСТЬ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТЬ ^*

^*Kausalität und Komplementarität. Erkenntniss, 1937, 6, 293—303. 204

В прошлом я не раз имел случай отметить то обстоятельство, что опыт, который предоставляет новейшее развитие физики, относительно необходимости постоянного обобщения системы наших понятий в направлении упорядочения данных, приводит нас к некой общей теоретико-познавательной точке зрения, которая может помочь в преодолении кажущихся формальных трудностей, возникающих в других областях науки. Однако истолкование этой точки зрения сводится к утверждению, что речь в ней идёт о противоречащем духу науки мистицизме. Поэтому я приветствую готовность учёных, представляющих различные области науки и объединённых стремлением найти общий фундамент, на котором покоятся наши знания, вернуться к обсуждению этого вопроса и прежде всего попытаться прояснить могущие возникнуть здесь недоразумения.

Прежде чем перейти к обсуждению поставленных проблем, я думаю, достаточно будет лишь кратко напомнить, как часто развитие физики даёт нам поучительные примеры того, что целесообразное применение даже самых элементарных понятий, совершенно необходимых при описании повседневного опыта, оказывается связанным с отчётливо не сознаваемыми нами предположениями; при этом осознание подобных предположений существенно влияет на способ изложения других, более обширных областей познания, делая изложение наиболее наглядным и по возможности свободным от произвола. Вряд ли есть необходимость особо подчёркивать роль, которую сыграло такое развитие в прояснении самых основ человеческого познания. Если в последнее время можно говорить о всё новых достижениях во многих областях знания, то одновременно мы получаем все более убедительные подтверждения того, что анализ новых данных обнаруживает новые, ранее не известные предпосылки однозначного применения таких наших простейших абстрактных построений, какими являются пространственно-временно́е описание и причинная связь.

Выяснение парадоксов в описании событий движущимися относительно друг друга наблюдателями, связанное с конечностью скорости света, вскрыло произвол, содержавшийся в понятии одновременности, и привело к серьёзным изменениям в понимании вопроса о той связи пространства и времени, которая находит свое выражение в теории относительности. Как известно, в этой теории стало возможным единое описание событий во всех системах отсчёта. Тем самым была чётко выявлена принципиальная эквивалентность физических закономерностей, которые ранее не были связаны друг с другом. Однако то обстоятельство, что мы узнали о существенной зависимости любого физического явления от системы отсчёта наблюдателя, никоим образом не вынуждает нас —и это особенно подчёркивал сам Эйнштейн — отказаться от лежащего в основе классического идеала причинности предположения, что поведение физического объекта относительно заданной координатной системы определяется однозначным образом независимо от того, производится ли над ним наблюдение или нет.

Между тем открытие универсального кванта действия привело к необходимости дальнейшего анализа проблемы наблюдения. Из этого открытия следует, что весь способ описания, характерный для классической физики (включая теорию относительности), остаётся применимым лишь до тех пор, пока все входящие в описание величины размерности действия велики по сравнению с квантом действия Планка. Если это условие не выполняется, как это имеет место в области явлений атомной физики, то вступают в силу закономерности особого рода, которые не могут быть включены в рамки причинного описания (обозначим его 𝐴_I). Этот результат, первоначально казавшийся парадоксальным, находит, однако, свое объяснение в том, что в указанной области нельзя более провести чёткую грань между самостоятельным поведением физического объекта и его взаимодействием с другими телами, используемыми в качестве измерительных приборов; такое взаимодействие с необходимостью возникает в процессе наблюдения и не может быть непосредственно учтено по самому смыслу понятия измерения (описание 𝐴_II).