Вместо тысячи солнц. История ядерной бомбы, рассказанная её создателями

Так как все измерения касаются, таким образом, тел достаточно тяжелых, чтобы при их описании можно было пренебречь квантом действия, то, строго говоря, в атомной физике нет никакой новой проблемы наблюдения. Возможность строить отчет на измеримых величинах основана на усилении атомных эффектов, которое придает явлениям своеобразный замкнутый характер и вместе с тем подчеркивает необратимость, характерную для самого понятия наблюдения. В рамках классической физики нет принципиальной разницы между описанием измерительных приборов и описанием объектов исследования. Но когда мы изучаем квантовые явления, положение будет совсем иное, поскольку квант действия налагает ограничения на описание состояния системы при помощи пространственно-временных координат и энергетических величин (количества движения и энергии). Так как детерминистическое описание классической физики основано на предположении о неограниченной совместности локализации в пространстве и времени и применения динамических законов сохранения, то мы, очевидно, наталкиваемся здесь на вопрос, можно ли полностью сохранить такое описание в случае атомных объектов.

Для выяснения этого главного пункта роль взаимодействия между объектами и измерительными приборами в описании квантовых явлений оказалась особенно важной. Как подчеркивал Гейзенберг, локализация объекта в ограниченной области пространства – времени влечет за собой, согласно квантовой механике, обмен количеством движения и энергией между прибором и объектом; этот обмен тем больше, чем меньше выбранная область. Поэтому было крайне важно исследовать, насколько при описании явления можно учитывать в отдельности и взаимодействие, возникающее при наблюдении. Этот вопрос был центральным во многих дискуссиях, причем появилось много предложений, имевших целью полное контролирование взаимодействий. Однако в таких рассуждениях не обращали должного внимания на тот факт, что самое описание действия измерительных приборов предполагает, что все обусловленные квантом взаимодействия между прибором и атомными объектами неотделимы от явления.

Действительно, каждая экспериментальная установка, позволяющая регистрировать атомную частицу в ограниченной области пространства – времени, требует применения закрепленных масштабов и синхронизированных часов. Поэтому по самому определению их исключается возможность контролировать передаваемые им количество движения и энергию. И наоборот, всякое однозначное приложение динамических законов сохранения в квантовой физике требует, чтобы описание явления сопровождалось принципиальным отказом от детальной локализации в пространстве – времени. Такое взаимное исключение экспериментальных условий означает, что в хорошо определенном описании явления нужно принимать во внимание полностью всю экспериментальную установку. Неделимость квантовых явлений находит свое логическое выражение в том обстоятельстве, что каждое поддающееся определению подразделение явления потребовало бы изменения экспериментальной установки, а это изменение сопровождалось бы появлением новых индивидуальных процессов. Таким образом, отпало самое основание для детерминистического описания. Статистический же характер предсказаний явствует из того, что в одной и той же экспериментальной установке будут, вообще говоря, регистрироваться результаты, соответствующие разным индивидуальным процессам.

Такие рассуждения не только разъяснили упомянутую выше дилемму относительно распространения света, но и окончательно разрешили соответствующие парадоксы, связанные с наглядным представлением поведения материальных частиц. Здесь мы, конечно, не можем искать физического объяснения в привычном смысле; все, что мы можем требовать в этой новой области опытных фактов, – это устранение всякого, даже кажущегося, противоречия. Как бы ни были велики контрасты, которые обнаруживают атомные явления при различных условиях опыта, такие явления следует называть дополнительными, в том смысле, что каждое из них хорошо определено, а взятые вместе они исчерпывают все поддающиеся определению сведения об исследуемых объектах. Единственной целью формального аппарата квантовой механики является систематический охват наблюдений, полученных при таких условиях опыта, которые описываются простыми физическими понятиями; существующий аппарат как раз и дает такое исчерпывающее дополнительное описание для очень большой области опытных фактов. Отказ от наглядных представлений затрагивает только состояние атомных объектов; при этом полностью сохраняются основы описания экспериментальных условий, равно как и наша свобода их выбирать. Во всех этих отношениях формальный аппарат квантовой механики, применимый только к замкнутым явлениям, должен рассматриваться как рациональное обобщение классической физики.