Избранные научные труды. Том 2

§ 1. Квантовый постулат и причинность

Квантовая теория характеризуется признанием принципиальной ограниченности классических физических представлений в применении к атомным явлениям. Создавшаяся таким образом ситуация очень своеобразна, поскольку наша интерпретация эмпирического материала в существенном покоится именно на применении классических понятий. Но несмотря на затруднения, возникающие при формулировке содержания квантовой теории, её суть, по-видимому, может быть выражена, как мы увидим, в так называемом квантовом постулате. Согласно этому постулату, каждому атомному процессу свойственна существенная прерывность или, скорее, индивидуальность, совершенно чуждая классической теории и выраженная планковским квантом действия.

Этот постулат заключает в себе отказ от причинного пространственно-временно́го описания атомных процессов. В самом деле, наше обычное описание явлений природы покоится всецело на предпосылке, что рассматриваемое явление можно наблюдать, не оказывая на него заметного влияния. Это ясно проявляется, например, в теории относительности, оказавшейся столь плодотворной для разъяснения классических теорий. Как подчеркнул Эйнштейн, каждое наблюдение или измерение основано в конечном счёте на совпадении двух независимых событий в одной и той же пространственно-временно́й точке. И эти совпадения не должны зависеть от различий, которые в остальном могут существовать в пространственно-временно́м описании разных наблюдений. Согласно квантовому постулату, всякое наблюдение атомных явлений включает такое взаимодействие последних со средствами наблюдения, которым нельзя пренебречь. Соответственно этому невозможно приписать самостоятельную реальность в обычном физическом смысле ни явлению, ни средствам наблюдения. Понятие наблюдения, вообще говоря, заключает в себе некоторый произвол, так как оно зависит от того, какие объекты включаются в систему, подлежащую наблюдению. В конце концов всякое наблюдение может быть, конечно, сведено к нашим ощущениям. Но поскольку при интерпретации наблюдений мы должны всегда использовать теоретические представления, в каждом конкретном случае является вопросом удобства тот пункт, где следует вводить понятие наблюдения вместе с квантовым постулатом с присущей последнему иррациональностью.

Такая ситуация влечёт за собой далеко идущие следствия. С одной стороны, определение состояния физической системы в обычном понимании требует исключения всяких внешних воздействий. Но в таком случае, согласно квантовому постулату, всякое наблюдение будет невозможным, и прежде всего понятия пространства и времени теряют свой непосредственный смысл. С другой стороны, если допустить некоторые взаимодействия с соответствующими, не принадлежащими системе средствами наблюдения, чтобы сделать возможным наблюдение, то однозначное определение состояния системы, естественно, становится уже невозможным и не может быть речи о причинности в обычном смысле. Следовательно, в соответствии с самой природой квантовой теории мы должны считать пространственно-временно́е представление и требование причинности, соединение которых характеризует классические теории как дополнительные, но исключающие одна другую черты описания содержания опыта; эти черты символизируют идеализацию возможностей наблюдения и, соответственно, определения. Так же, как теория относительности учит нас, что удобство резкого разделения пространства и времени основано на том, что обычно встречающиеся скорости малы по сравнению со скоростью света, из квантовой теории мы узнаем, что допустимость нашего обычного причинного пространственно-временно́го описания полностью обусловлена малым значением кванта действия по сравнению с обычными действиями, проявляющимися в ощущениях. В самом деле, при описании атомных явлений квантовый постулат ставит перед нами задачу развития некой «теории дополнительности», об отсутствии противоречий в которой можно судить, только взвешивая возможности определений и наблюдений.