Но, измеряя какую-то величину, мы должны помнить, что при всяком измерении возможна ошибка. Мы и здесь поступали некритически; мы рассуждали так: этот прибор дает такую-то ошибку, а другой — иную. Приборы наши вообще несовершенны. Но если бы они были совершенны, мы могли бы измерять с какой угодно точностью. Почему это так? Только потому, что мы были далеки от истинного предела точности. Если вы знаете, что ничего лучше светового луча для измерения нет, а световой луч — это совокупность квантов, значит, в природе нет ничего, что могло бы быть измерено с точностью кванта. Но не в этом только дело. Дуализм частицы материи выявил более глубокие стороны этого явления. Оказывается, что существует принципиальная граница точности, вытекающая из основных свойств материи. Еще в самом начале нашего столетия первая квантовая теория лучистой энергии
Плапка принуждена была разбить фазовое пространство на отдельные участки, площадь которых равна постоянной Планка. Ничего другого не утверждает принцип неопределенности. Он только более последователен. По Планку, в самом пространстве как бы имелись уже твердые перегородки, хотя они определяли не отдельные координаты, а их произведения, площади. Только переход из одной площадки в другую есть реальное явление. Теперь нет перегородок, но размер площадки — это предел неопределенности. Следовательно, мы не можем точно задать начальное состояние. Раньше мы без всяких оснований считали, что можем, потому только, что мы не ставили перед собой этого вопроса. А если, как оказывается, его задать нельзя, то никакая механика не может дать однозначного предсказания того, что произойдет. Невозможность однозначной причинности просто вытекает из того, что априорные предпосылки, которые когда-то делались без всяких оснований, оказались неверными. Начальные состояния в том виде, как это нужно для расчета, задавать нельзя.
Следует ли из этого, что теперь есть свобода воли вместо причинности? Я недавно был на Днепрострое и не видел, чтобы он капризничал. Он действует по самым настоящим законам, как и следует по принципу неопределенности Гейзенберга, и свободы воли не проявляет. Это не шутка. На самом деле макроскопические явления, на изучении которых построен наш опыт, протекают, конечно, закономерно. Но в основе этой закономерности лежит статистика — и далее, как оказалось, еще более глубокая статистика статистик.
В какой степени это нарушает наше основное логическое понятие причинности? Мне кажется, что ни в какой степени. Здесь есть только его уточнение, его углубление, но не его отрицание. Надо помнить, что неопределенность относится только к той новой области внутриатомных явлений, которые имеют размер, сравнимый с длиной волны атомных движений, только в таких миллиардных долях миллиметра эти свойства и проявляются.
Почему мы это положение вещей воспринимаем как новое затруднение? Причина здесь вот в чем. Если бы мы удовлетворились волновой картиной описания, то не было бы никаких трудностей. Она определяется однозначно. Трудность возникает оттого и только оттого, что мы фактически умеем наблюдать не только эту волновую статистику, но и элементарные электроны, отдельные атомы, отдельные молекулы. Мы не может довольствоваться статистической трактовкой волновой картины, так как она не указывает, где и в каком месте мы поймаем этот электрон, а определяет вероятность нахождения его в том или другом месте.
Мне кажется, что более подробный разбор того, что вытекает из принципа неопределенности, заставляет считать его очень крупным достижением, льющим воду на мельницу диалектического материализма, а не каким-то подводным камнем.
Но, кроме принципа неопределенности, который совсем не страшен, а, наоборот, представляет собою развитие и конкретизацию диалектических воззрений на природу, новая физика выдвигает целый ряд других более сложных проблем. Из того же закона статистической закономерности вытекает весьма мало наглядное следствие — лишение частицы ее индивидуальности. Имея совокупность частиц, мы можем сказать, что здесь находится 2 360 ООО этих частиц, и в то же время одна частица не только неотличима от другой, но не имеет своей индивидуальности. Ничего физически не значит, что какая-то одна частица стала на место другой, а другая — на место первой. От такого представления нужно отказаться. Этого требует практическое применение новой статистики фотонов для лучистой энергии, статистики электронов в металлах, статистики газовых молекул р вычисление химических постоянных. Наконец, именно на отсутствии индивидуальности, на необходимости рассматривать две отдельные взаимодействующие частицы как одну неделимую систему основана вся химия. Все основные взаимодействия, с которыми мы имеем дело, химические и молекулярные, сводятся, наряду с электростатикой, к силам обмена, которые именно в том и заключаются, что два электрона двух частиц представляют собой как бы двойной электрон; он может быть в одной и другой частице, может обменяться местами, и результат этого проявляется как новая система сил, которая играет в природе решающую роль. Это можно объяснить и более наглядно. Вы можете представить себе эти атомы окутанными облаками электронов. Это электронное облако, связывающее атомы, соответствует во всех деталях тем валентностям, которыми издавна пользовались в химической науке. Вопрос о потере индивидуальности частицами принципиально более важен, чем новая форма причинных связей, с которой он, впрочем, тесно связан.
Наконец, неисчерпаемый кладезь трудностей (в том смысле, что все новое трудно) имеется в новых фактах, вскрытых изучением атомного ядра примерно с 1932 г. Прежде всего оказалось, что когда мы от 100-мпллионных долей сантиметра перешли к триллионным долям сантиметра, к ядру, то здесь и квантовая механика оказалась бессильной, по крайней мере по отношению к легким частицам, к электронам. Электрон в ядре потерял свои свойства, ему там нет места. Как известно, эти трудности электрона в ядре как раз и показали предел применимости квантовой механики, показали, что здесь мы вступаем в новую область явлений, для которой непригодна вся та система представлений, которая только что создана новой волновой механикой. Здесь и возник вопрос о справедливости закона сохранения энергии. На эту постановку вопроса у нас накинулись как на некое преступление против диалектического материализма (конечно, это относится далеко не ко всем философам, но к очень многим из них). Я уверен, что такое обвинение есть совершенное непонимание основ диалектического материализма. Наоборот, вполне возможно, что, переходя в новую, неисследованную область при таком резком количественном изменении масштаба, мы натолкнемся на новые качественные свойства. В этом не было бы ничего удивительного, и отрицать это заранее ни в каком случае нельзя. Всякий закон природы, в частности и закон сохранения энергии, не априорный закон, не какая-то категория нашего сознания, а результат обобщения опыта, обширной практики. Никакой опытный закон не может претендовать на то, чтобы быть обязательно справедливым для такой области явлений, которая впервые становится доступной опыту. Святых законов в физике не может быть, закон сохранения энергии тоже не есть святой закон, и канонизировать его нет никаких оснований. Однако, по моему мнению, нет оснований считать, что те факты, которые заставили усомниться в законе сохранения энергии, его действительно опровергают.
Из того, что в новой области при резком количественном изменении могут быть установлены новые качественные закономерности и что даже закон сохранения энергии может измениться, не следует, что непременно каждый раз, когда мы подходим к новому явлению, нужно прежде всею считать все прежние обобщения неверными.
На самом деле дальнейший ход опытов подтвердил, что достаточных оснований для отказа от закона сохранения энергии в ядре не было. За отказ говорил только тот факт, что радиоактивные вещества испускают электроны (бета-лучи) всевозможных скоростей, хотя можно было думать, что при радиоактивных процессах ядра переходят из одного определенного состояния в другое состояние столь же определенной энергии. Это не соответствует схеме сохранения энергии. Но потому ли, что самый закон сохранения энергии неверен, или потому, что мы знаем только часть явления? Аналогичных противоречий можно найти сколько угодно. Например, стакан чаю охлаждается на столе. Что же, значит, закон сохранения энергии неверен? Мы знаем, как на самом деле обстоит дело, и если рассмотреть, что происходит в воздухе, то можно найти пропавшую энергию. Поэтому не было достаточных оснований утверждать, что в ядре мы натолкнулись на противоречие в самом законе, а не на некоторую неполноту наших знаний.
Паули предположил, что, может быть, вместе с электронами из ядра вылетает и еще что-нибудь, отнимающее часть энергии. То, что вылетает, не может обладать зарядом, так как не меняет заряда ядра. Эти нейтральные частички должны обладать и очень малой массой, раз мы не замечаем их ударов о другие ядра. Это— нейтрино.
Если верно то, что энергия при переходе распределяется между видимым, измеримым электроном и уходящим, незаметным для нас нейтрино в разных пропорциях, то крайним пределом будет тот, когда вся энергия была бы поглощена электроном, а нейтрино получили бы ее мало или почти ничего. Но тогда наибольшая энергия, которую получает электрон, и будет всей энергией. Это те случаи, когда на долю нейтрино почти ничего не остается. Поэтому наивысшая скорость испускаемых электронов должна отвечать всей энергии, которая освобождается в ядре.