М. Рузе - Роберт Оппенгеймер и атомная бомба

Примером может служить то, как Оппенгеймер разъясняет принципы соответствия и дополнительности.

Теория относительности сильно поколебала наши представления о мире, устранив привычные понятия об абсолютности времени и пространства. Удар стал еще более сильным, когда атомная физика обнаружила, что знание системы в целом не позволяет предвидеть в деталях ее поведение в будущем. Вот атом радиоактивного вещества. Может быть, этот атом распадется немедленно, в то время как соседний абсолютно идентичный атом распадется только через десять тысяч лет. Единственное возможное предсказание – это то, что каждый атом этого тела рано или поздно распадется. Для большого количества атомов мы можем установить время, за которое половина их распадется: промежуток в N лет. Затем половина оставшихся атомов также распадется за тот же промежуток N лет. Если речь идет о довольно большом числе атомов, которое содержится, например, в куске металла, этот закон всегда удается проверить с достаточной точностью. Можно предсказать, что какое бы мы ни взяли количество таллия-207, половина его через 4,8 месяца превратится в свинец. Более того, теория позволяет заранее высчитать период полураспада радиоактивного вещества при условии, что известен состав ядра его атома. Но если вместо того, чтобы изучать кусок таллия, мы возьмем его атом в отдельности, то уже никакие предсказания невозможны. Этот атом может превратиться в свинец сразу же или через тысячу столетий. Атомная физика не дает уверенного ответа на этот вопрос, а только вероятный. Но повторяем, что как атом, превращающийся в свинец сейчас, так и тот, который превратится в него только через десятки тысяч лет, находятся в одинаковых условиях. Различие в их судьбе не может быть связано ни с какой определенной видимой причиной. Аналогичное положение мы имеем с переходом электронов с одного возбужденного уровня на другой. Когда значительное число атомов возбуждено (например, излучением источника радиоактивности), некоторые электроны, которым свойственна меньшая устойчивость, переносятся на уровни более высоких энергий. Они возвращаются на свои места, испуская фотоны. Но эти превращения не происходят со всеми электронами одновременно. Нельзя предсказать, когда это случится в отдельно взятом атоме. И тем не менее нет факторов, которые различно влияли бы на эти атомы.

Наука, поколебав сначала понятия «пространство» и «время», уничтожила теперь то, что всегда казалось ее собственным фундаментом, условием любой логической мысли: принцип причинной связи. Идентичные состояния в одинаковых условиях развивались различными путями. «Каким образом, – пишет Оппенгеймер, – это могло быть истиной и не перевернуть одновременно наши привычные представления о мире? Крупные тела состоят из атомов. Каким же образом в основе причинности, применимой к машинам, снарядам и планетам, лежит апричинное (непредсказуемое) поведение атомов? Каким образом снова найти траектории, орбиты, скорости, ускорения и позиции за этим странным состоянием, за этими превращениями и вероятностями? Ведь то, что было правдой вчера, не перестало быть ею сегодня, и новые знания не могли отрицать предыдущих. Может ли существовать связь между двумя мирами и какова ее природа?»

Противоречие исчезает, если вспомнить, что современная физика основана на открытии кванта действия. Когда действия имеют величину порядка кванта, а это происходит внутри атомных ядер, законы физики становятся статистическими: они позволяют установить только вероятность. «Когда действия значительны по объему по сравнению с квантом, классические законы, выработанные Ньютоном и Максвеллом, остаются применимыми…» Практически это означает, что в тех явлениях, где масса и пространство велики по сравнению с массой и пространством элементарных частиц, апричинные характеристики атомных явлений становятся несущественными: статистические законы тогда приводят к вероятностям, практически равноценным достоверности.

Оппенгеймер не только показывает, как этот «принцип соответствия» между законами внутриатомного мира и законами макрокосмического мира расчистил дорогу, ведущую к теориям волновой механики. Он подчеркивает философское значение и даже социальную роль этого принципа. Новые открытия не опровергают предшествующих знаний, остающихся пригодными в той области, которая им свойственна. Каким бы революционным ни было новое открытие, оно оставляет нетронутым огромный мир, принятый всеми раз и навсегда. «Это одна из причин, по которым никакое открытие, сколь бы странно или важно оно ни было, не позволяет и не принуждает нас поспешно перестраивать здание наших знаний. Все это частично объясняет тот факт, что, несмотря на все свои революции, наука остается консервативной. Вот почему нам следует смириться с мыслью, что каждый из нас в отдельности знает не так уж много, но сумма наших знаний все время увеличивается, и это утешает нас».