После «Структуры научных революций»

Больше десяти лет Эйнштейн оставался единственным известным физиком, прилагавшим усилия для устранения этого противоречия. Другие физики научились жить с противоречием и пытались решать технические головоломки с помощью имеющихся средств. В области изучения спектров излучения атомов, структуры атомов и удельной теплоемкости они добились выдающихся достижений.

Хотя внутренняя противоречивость физической теории широко осознавалась, физики тем не менее продолжали пользоваться ею, и в период между 1913 и 1921 гг. сделали целый ряд выдающихся открытий.

Однако достаточно быстро, начиная с 1922 г., на фоне всех этих успехов выделились три проблемы – модель гелия, эффект Зеемана и оптическая дисперсия, – которые, в чем постепенно убедились физики, не могли быть решены имеющимися в их распоряжении средствами. В результате многие из них стали изобретать все более безумные варианты старой квантовой теории, чтобы справиться с указанными тремя проблемами.

Именно этот последний период, начавшийся в 1922 г., Лакатос называет регрессирующей стадией программы Бора. Для меня же это классический пример кризиса, нашедший отражение в публикациях, переписке и анекдотах. Мы рассматриваем его почти одинаково. Поэтому Лакатос может закончить свой рассказ.

Для тех, кто чувствовал этот кризис, две проблемы из трех, спровоцировавших его, оказались чрезвычайно информативными, а именно проблема дисперсии и эффект Зеемана. Посредством серии последовательных шагов в их решении, слишком сложных, чтобы говорить о них здесь, физики сначала в Копенгагене приняли модель атома, в которой так называемые виртуальные осцилляторы связывали дискретные квантовые состояния, затем пришли к формуле для теоретико-квантовой дисперсии и, наконец, к матричной механике, которая положила конец кризису спустя три года после его начала.

Таким образом, регрессивная фаза старой квантовой теории предоставила квантовой механике и основания, и новые технические средства. Насколько мне известно, в истории науки нет более ясного и убедительного примера, демонстрирующего креативные функции нормальной науки и кризиса.

Однако Лакатос игнорирует этот сюжет и сразу совершает прыжок к волновой механике – второй и, как кажется, совершенно иной формулировке новой квантовой теории.

Сначала он описывает регрессирующую стадию старой квантовой теории как наполненную «еще более бесплодными противоречиями и еще большим количеством гипотез ad hoc» (что касается «ad hoc » и «противоречий», то это верно, но слово «бесплодные» здесь совершенно ошибочно; эти гипотезы привели не только к матричной механике, но и к спину электрона).

Затем он разрешает кризис с помощью фокуса, похожего на извлечение кролика из шляпы: «Вскоре появилась конкурирующая исследовательская программа: волновая механика, [которая] быстро догнала, победила и вытеснила программу Бора. Статья де Бройля вышла, когда программа Бора регрессировала. Однако это была лишь случайность. Интересно, что бы произошло, если бы де Бройль опубликовал свою статью не в 1924, а в 1914 году?» [125]

Ответ на последний вопрос ясен: ничего бы не случилось. И статья де Бройля, и путь от нее к волновому уравнению Шредингера были результатом развития, которое происходило после 1914 года: результатом работы Эйнштейна и самого Шредингера, а также открытия эффекта Комптона в 1922 г. [126] . Даже если бы все это не было подробно отражено в документах, разве можно объяснить простой случайностью одновременное появление двух независимых и на первый взгляд совершенно разных теорий, способных разрешить кризис, ставший заметным лишь в последние три года?

Будем более внимательны. Хотя Лакатос не замечает существенной креативной функции кризиса старой квантовой теории, он не ошибается относительно ее значения для создания волновой механики. Волновое уравнение было ответом не на тот кризис, который начался в 1922 г., а на более ранний, порожденный работой Планка 1900 г., – кризис, на который после 1911 г. большинство физиков перестало обращать внимание.

Если бы Эйнштейн не испытывал глубокую неудовлетворенность по поводу фундаментальных противоречий старой квантовой теории (и если бы он не связал эту неудовлетворенность с решением конкретной технической головоломки, связанной с феноменом электромагнитных флуктуаций), волновое уравнение не смогло бы появиться тогда, когда оно появилось. Путь, который привел к его появлению, был иным, нежели тот, что привел к возникновению матричной механики.

Однако ни независимость этих теорий, ни их взаимосвязь не были случайностью. Среди различных результатов, которые связали их воедино, была, например, убедительная демонстрация Комптоном в 1922 г. свойств дискретности света – демонстрация, которая, в свою очередь, была побочным результатом чрезвычайно тонкого нормального исследования рассеяния Х-лучей.