Различным представлениям об относительности в физике соответствуют различные системы абстрагирования. Эти системы таковы: абсолютное пространство (или эфир) как некоторая уникальная система отсчета, класс инерциальных систем и класс систем, находящихся под воздействием гравитации. Каждому из этих трех классов систем соответствуют фундаментальные физические теории: классическая механика, специальная теория относительности и общая теория относительности. Если в классической механике возможно одно-единственное описание физического объекта, то в рамках релятивистских теорий это в принципе невозможно. Как известно, падающий в движущемся вагоне предмет имеет различные реальные траектории относительно вагона, относительно Земли и относительно Солнца. Эти траектории несовместимы в пределах одной системы отсчета и в этом смысле дополнительны. В еще большей степени подобная относительность характерна для общей теории относительности.
В квантовой механике относительность к системам абстрагирования проявляется иначе: в виде системы абстрагирования выступает экспериментальный прибор. Концепция относительности к средствам наблюдения, сформулированная В.А.Фоком, выглядит здесь как частный случай общего гносеологического принципа относительности к системам абстрагирования. Познание микрообъекта возможно через применение дополнительных по отношению друг к другу экспериментальных приборов: один из них выявляет корпускулярные, другой волновые свойства.
По мнению М.Д.Ахундова и Р.Р.Абдуллаева52, необходимо выделять горизонтальную и вертикальную дополнительность. Дополнительность горизонтальна, когда она применяется на одном уровне организации, когда понятие относительности к системам абстрагирования используется как понятие с одинаковыми разделительными свойствами. Горизонтальная дополнительность позволяет получать “проекции” объекта исследования и на этой основе реконструировать его как целостность, как единство многообразия. Если же речь идет об относительности к системам абстрагирования с различными разделительными свойствами, когда в познании происходит переход с одного уровня организации на другой, то можно говорить о вертикальной дополнительности. Вертикальная дополнительность позволяет построить определенную иерархию. Исследуемый объект конструируется как система взаимодействия между структурами и их элементами.
В то же время можно выделять и два других вида дополнительности: дополнительность внутри данного уровня организации и дополнительность между уровнями. В первом случае используются специфические преобразования, которые связывают определенные характеристики в различные абстрактные системы. Такие преобразования сохраняют некоторые величины и характеристики неизменными — это инварианты теории. Но если совершается переход к более широкой области, то появляются новые инварианты в структуре новой, более общей теории, а старые инварианты остаются действенными в определенных границах, обусловленных преемственностью между старой и новой теориями. Такая преемственная дополнительность есть дополнительность между определенными уровнями. С этой точки зрения инвариантность характеризует разделительные свойства систем абстрагирования. Идея преемственной дополнительности между старой и новой теориями ведет к принципу соответствия и еще раз указывает на связь между соответствием и дополнительностью. Теории, которые находятся в отношении соответствия, дополнительны.
Открытие связи между принципом дополнительности и принципом относительности в развитии физического познания вполне закономерно. Известно, что теория относительности Эйнштейна — одна из основных теоретических предпосылок возникновения и развития концепции дополнительности Бора. При разъяснении своих взглядов Бор часто пользовался аналогиями с теорией относительности и даже предлагал назвать свою концепцию теорией дополнительности, но последнее не получило поддержки. “Теория относительности,— писал Бор,— научила нас, что целесообразность требуемого нашими чувствами резкого разделения пространства и времени основана только на том, что обычно встречаемые скорости малы по сравнению со скоростью света. Можно говорить, что открытие Планка подобным же образом привело к пониманию того, что целесообразность причинной точки зрения обусловливалась малостью кванта действия по сравнению с теми действиями, которые встречаются в обычных явлениях”53. Но одновременно Бор понимал, что данная аналогия не может быть полной, поскольку, как уже не раз отмечалось, в классической физике явление можно наблюдать без оказания на него какого-либо влияния, а квантовый постулат предполагает неустранимое влияние на наблюдаемое со стороны средств наблюдения.
Теория Эйнштейна в известном смысле является и методологической предпосылкой развития теории дополнительности. Бор считал, что теория относительности открыла новые возможности для понимания явлений, кажущихся несовместимыми. По его мнению, “возникшая в атомной физике необходимость заново рассмотреть те основания, на которые должно опираться непротиворечивое применение элементарных физических идей, напоминает в некотором смысле ситуацию, с которой в свое время столкнулся Эйнштейн”54. Эйнштейновский релятивистский способ мышления сыграл важную методологическую роль в оформлении боровского дополнительного способа мышления. В своем ответе на статью А.Эйнштейна, Б.Подольского и Н.Розена Бор писал: “... Мне хотелось бы отметить то огромное значение, которое имеет преподанный общей теорией относительности урок для вопроса о физической реальности в области квантовой теории. В самом деле, несмотря на все характерные различия, между положением вещей в обоих обобщениях классической теории имеется поразительная аналогия...”55.
Понимая и подчеркивая сходные черты, аналогию и преемственность между теорией относительности и концепцией дополнительности, Бор учитывал и различия между ними. Прежде всего это различия в понимании причинности. Если теория относительности объединяет причинное пространственно-временное описание физических явлений, где пространство и время в совокупности с энергией и импульсом образуют единую картину, то концепция дополнительности утверждает, что такой классический идеал при описании атомных процессов недостижим. Теория относительности представляет собой своеобразную кульминацию в развитии классической теории, квантовая же теория качественно иная, так как в ней пространственно-временные представления несовместимы с понятиями энергии и импульса, которые необходимы для причинного описания.
Итак, в работах Бора отчетливо прослеживается связь, аналогия, преемственность между идеями относительности и дополнительности. Именно на этой основе стало возможным дальнейшее развитие концепции дополнительности. В процессе этого развития выяснилось, что принцип дополнительности представляет собой конкретизацию идеи относительности при движении познания от абстрактного к конкретному. С позиций материалистической диалектики видно, что неклассический способ описания не означает субъективизации физического познания. Развитие теоретико-познавательной относительности от абстрактного к конкретному приводит ко все большему расширению объективного в физическом познании и все более глубокому пониманию физической действительности. В этом процессе абсолютные представления заменяются относительными. Релятивистская физика отказалась от абсолютной системы отсчета, квантовая же механика показала, что волновые и корпускулярные свойства также не абсолютны, а относительны, и т.д.
Дополнительность может остаться непонятной и непонятой, если рассматривать ее саму по себе, вне целостного физического знания и его развития. Но если мы будем видеть в ней момент процесса развития физического знания, связанный с идеей относительности, то поймем и ее сущность. И тогда принцип дополнительности предстанет перед нами во всей своей конкретности и методологической значимости.
Заключение
В острый для физики период, когда был накоплен огромный экспериментальный материал, был нужен принципиально новый подход для создания физической картины атомных процессов. Важная заслуга Бора состоит в том, что он нашел такой подход. Он ориентировал физиков на исследование противоречивых сторон физической реальности микромира. Теория Бора позволила объяснить целый ряд сложных вопросов строения атома и фактов, чего была не в состоянии сделать классическая физика. За создание квантовой теории планетарного атома Бор в 1922 году был удостоен Нобелевской премии.
В честь Нильса Бора назван, открытый 18 февраля 1970 года в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, 105-й элемент периодической системы элементов - нильсборий (Ns).
В свое время П.Л. Капица писал о Боре : "Во всей мировой науке в наши дни не было человека с таким влиянием на естествознание, как Бор. Из всех теоретических троп тропа Бора была самой значительной."