Текст книги "Избранные научные труды"

Автор книги: Нильс Бор

сообщить о нарушении

Текущая страница: 51 (всего у книги 58 страниц)

Обсуждению этих вопросов, составивших главный предмет работы конгресса, предшествовал доклад Дж. Дж. Томсона, изложившего остроумные концепции, касающиеся электронной структуры атомов; с помощью этих концепций, не отступая от классических физических принципов, Томсон смог объяснить, по крайней мере качественно, многие общие свойства вещества. Это бросает свет на общие взгляды физиков, в то время ещё не оценивших принципиального значения открытия Резерфордом ядерной структуры атома, которое было существенной основой для таких исследований. Единственное упоминание об этом открытии сделал сам Резерфорд, который в дискуссии, следовавшей за докладом Томсона, указал на достаточное количество и точность экспериментальных данных, подтверждающих ядерную модель атома.

Впрочем, за несколько месяцев до открытия конгресса была опубликована моя первая статья о квантовой теории строения атомов. В этой статье были сделаны первые попытки использовать атомную модель Резерфорда для объяснения характерных свойств элементов, зависящих от связи электронов, окружающих ядро. Как уже отмечалось, этот вопрос представлял непреодолимые трудности, если рассматривать его с помощью обычных идей механики и электродинамики, согласно которым никакая система точечных зарядов не допускает устойчивого статического равновесия, а любое движение электронов вокруг ядра привело бы к рассеянию энергии посредством электромагнитного излучения, сопровождаемого быстрым сжатием электронных орбит до нейтральной системы гораздо меньшей величины, чем величина атомов, вычисленная из общих физических и химических данных. Поэтому такая ситуация приводила к мысли, что рассмотрение проблем устойчивости должно опираться непосредственно на особый характер атомных процессов, демонстрируемый открытием кванта действия.

Исходный пункт был подсказан эмпирическими закономерностями, обнаруженными в оптических спектрах элементов, которые, как это впервые установил Ридберг, могли быть выражены посредством комбинационного принципа, согласно которому частота любой спектральной линии может быть с большой точностью представлена в виде разности между двумя членами серии термов, характеризующих элемент. Отправляясь непосредственно от эйнштейновской трактовки фотоэффекта, можно было истолковать комбинационный закон как результат элементарного процесса, в котором атом, испуская или поглощая монохроматическое излучение, переходит из одного, так называемого стационарного, состояния атома в другое. Этот взгляд, позволивший отождествить произведение планковской константы на любой из спектральных термов с энергией связи электронов в соответствующем стационарном состоянии, приводил также к простому объяснению соотношения между линиями испускания и поглощения в спектральных сериях, весьма прихотливого на первый взгляд. Это объяснение состояло в том, что обычно мы имеем дело в первом случае с переходом из возбуждённого состояния атома в некоторое состояние с более низким уровнем энергии, а в случае поглощения – с процессом перехода из основного состояния с наименьшей энергией к одному из возбуждённых состояний.

Изображая такие состояния электронной системы условно в виде планетарных движений, подчиняющихся закону Кеплера, мы получаем возможность вывести константу Ридберга путём соответствующего сравнения с исходным планковским выражением для энергетических состояний гармонического осциллятора. Тесная связь с атомной моделью Резерфорда в не меньшей степени проявилась в простой связи между спектром водородного атома и спектром иона гелия; общность этих случаев обусловлена тем, что эти системы состоят из одного электрона, связанного с небольшим по размеру ядром, обладающим соответственно одним или двумя элементарными зарядами. В этой связи интересно напомнить, что как раз во время самого конгресса Мозли изучал высокочастотные спектры элементов методом Лауэ—Брэгга и уже нашёл замечательно простые законы, которые не только позволили установить заряд ядра любого элемента, но даже дали первое прямое указание на оболочечную структуру электронной конфигурации в атоме, обусловливающую характерную периодичность, проявляющуюся в знаменитой таблице Менделеева.

III

Международное научное сотрудничество было прервано первой мировой войной и Сольвеевские конгрессы не возобновлялись до весны 1921 г. Очередной конгресс, посвящённый теме: атомы и электроны, открыл Лоренц ярким обзором принципов классической электронной теории, которая, в частности, объяснила существенные черты зееман-эффекта, прямо указав на движение электронов в атоме как на причину появления спектров.

Следующим докладчиком был Резерфорд. Он подробно рассказал о многочисленных явлениях, которые к тому времени получили весьма убедительную интерпретацию на основе его атомной модели. Не говоря уже о непосредственном объяснении существенных черт радиоактивных превращений и наличия изотопов, предсказанных моделью, применение квантовой теории к электронной оболочке в атоме привело к значительным успехам. В частности, более полная классификация стационарных квантовых состояний, полученная с помощью инвариантов интегралов действия, привела в руках Зоммерфельда и его школы к объяснению многих деталей в структуре спектров, и в частности к объяснению эффекта Штарка, открытие которого определённо исключало возможность свести явление линейчатых спектров к гармоническим колебаниям электронов в атоме.

В последующие годы действительно стало возможно благодаря продолжавшемуся изучению высокочастотных и оптических спектров Зигбаном, Каталаном и другими прийти к подробной картине распределения электронов по оболочкам в основном состоянии атома, которая явно отражала черты периодичности в соответствии с таблицей Менделеева. Эти успехи связаны с выяснением некоторых существенных вопросов, таких, как принцип Паули о взаимном исключении эквивалентных квантовых состояний и открытие спина электрона, вызывающего нарушение центральной симметрии в состояниях электронной оболочки, необходимое для объяснения аномального эффекта Зеемана на основе атомной модели Резерфорда.

Пока эти теоретические идеи ещё дозревали, на конгрессе были сделаны доклады о новых экспериментальных успехах, касающихся существенных особенностей взаимодействия между излучением и веществом. Так, Морис де Бройль рассказал о некоторых из наиболее интересных эффектов, с которыми он столкнулся в своих экспериментах с рентгеновыми лучами; в частности, им была обнаружена связь между процессами поглощения и испускания, аналогичная той, которая имеет место в оптических спектрах. Кроме того, Милликен доложил о продолжении своих систематических исследований фотоэлектрического эффекта, которые, как это хорошо известно, привели к более точному экспериментальному определению планковской константы.

Фундаментальный вклад в обоснование квантовой теории был сделан ещё во время войны Эйнштейном. Эйнштейн показал, как планковская формула излучения может быть просто выведена на основе того же самого предположения, которое оказалось весьма плодотворным для объяснения спектральных закономерностей и нашло убедительное подтверждение в известных опытах Франка и Герца по возбуждению атомов электронной бомбардировкой. Остроумная эйнштейновская формулировка общих вероятностных законов для спонтанных радиационных переходов между стационарными состояниями, а также для переходов, индуцированных излучением, и в равной мере его анализ сохранения энергии и импульса в процессах испускания и поглощения оказались основными для будущего развития квантовой теории.

Во время конгресса наметился успех в использовании общих аргументов для сохранения термодинамических принципов и асимптотического описания классических физических теорий в предельном случае, когда рассматриваемые действия достаточно велики, чтобы можно было пренебречь отдельным квантом. В первом аспекте Эренфест ввёл принцип адиабатической инвариантности стационарных состояний. Этот принцип потребовал формулировки так называемого принципа соответствия, который сразу же оказался руководящим для качественного исследования различных атомных явлений; целью его введения было показать, что статистическое описание индивидуальных квантовых процессов является рациональным обобщением детерминистического описания классической физики.

В связи с этим я был приглашён сделать общий обзор новых достижений квантовой теории, но болезнь помешала мне принять участие в работе конгресса, и Эренфест любезно согласился изложить мою статью, к которой он добавил очень ясное резюме существенных моментов, касающихся аргументации принципа соответствия. Благодаря тому, что для Эренфеста характерен острый критический подход, наряду с дружеской поддержкой любого, даже самого скромного успеха, его изложение правильно отразило состояние наших идей в это время, так же как и ощущение того, что приближается решающий успех.

IV

Как много ещё предстояло сделать прежде, чем могли быть развиты соответствующие методы для более исчерпывающего описания свойств вещества, стало ясно из дискуссии на следующем Сольвеевском конгрессе в 1924 г., посвящённом проблеме проводимости металлов. Обзор тех возможностей, с помощью которых эта проблема могла бы быть рассмотрена на основе принципов классической физики, был дан Лоренцом. В серии известных работ он выяснил, к каким следствиям приводят предположения о том, что электроны в металлах ведут себя как газ, подчиняющийся максвелловскому закону распределения скоростей. Несмотря на то, что в начале такое рассмотрение имело успех, постепенно появился ряд сомнений относительно адекватности принятых гипотез. Эти трудности усугубились в ходе дискуссии на конгрессе, где доклады о новых экспериментальных исследованиях были сделаны такими специалистами, как Бриджмен, Камерлинг-Оннес, Розенгейм и Холл; теоретический аспект проблемы был изложен главным образом Ричардсоном, который попытался применить квантовую теорию, подобно тому как это делалось в атомных проблемах.

Однако уже в ходе конгресса стало совсем очевидным, что даже такое ограниченное использование механической картины, какое ещё сохранялось принципом соответствия, нельзя было отстоять в случае более сложных проблем. Оглядываясь на то время, действительно интересно напомнить, что уже тогда стали появляться результаты, которые имели огромное значение для последующего развития. Так, в 1923 г. Артур Комптон обнаружил изменение частоты рентгеновских лучей при рассеянии на свободных электронах; как он сам, так и Дебай подчеркнули, что это открытие подтверждает эйнштейновскую концепцию фотонов, несмотря на возросшие трудности описания соотношения между процессами поглощения и испускания фотонов электронами тем простым способом, который был принят для интерпретации атомных спектров.

Однако в течение года эти проблемы были представлены в новом свете Луи де Бройлем, который удачно сопоставил движению частицы распространение волны; это сопоставление вскоре нашло блестящее подтверждение в экспериментах Дэвиссона и Джермера, а также Г. П. Томсона по дифракции электронов в кристаллах. Мне нет необходимости подробно напоминать о том, как оригинальная идея де Бройля стала в руках Шредингера основой для установления общего волнового уравнения, которое благодаря новым высоко развитым методам математической физики оказалось мощным инструментом исследования многообразных атомных проблем.

Как всем известно, в 1924 г. Крамерс положил начало другому подходу к фундаментальным проблемам квантовой физики; за месяц до конгресса он успешно развил общую теорию рассеяния излучения атомными системами. Обращение к рассеянию всегда составляло существенную часть классического подхода к проблемам излучения; интересно напомнить, что сам Лоренц неоднократно обращал внимание на отсутствие такого ведущего принципа в квантовой теории. Однако опираясь на принцип соответствия, Крамерс показал, как эффект рассеяния мог бы быть поставлен в прямую связь с законами, сформулированными Эйнштейном для вероятностей спонтанного и индуцированного излучения в индивидуальном процессе.

Фактически оказалось, что в теорию рассеяния, развитую позже Крамерсом и Гейзенбергом, включались новые эффекты, вызванные возмущениями состояний атомных систем, обусловленными электромагнитными полями; именно здесь Гейзенберг нашёл опору для развития формализма квантовой механики, из которого были уже полностью устранены ссылки на классическую картину, за исключением асимптотического соответствия. Благодаря работам Борна, Гейзенберга и Иордана, а также Дирака эта смелая и остроумная концепция привела вскоре к общей формулировке, в которой классические кинематические и динамические переменные были заменены символическими операторами, подчиняющимися некоммутативной алгебре; эта формулировка включала и планковскую константу.

Соотношение между подходами Гейзенберга и Шредингера к проблемам квантовой теории и исчерпывающее истолкование формализма теории вскоре были весьма убедительно выяснены Дираком и Иорданом с помощью канонических преобразований переменных, в духе оригинальной гамильтоновской трактовки классических проблем механики. В частности, такой анализ оказался полезным для выяснения очевидного контраста между принципом суперпозиции в волновой механике и постулатом об индивидуальности элементарных квантовых процессов. Дирак успешно применил эти соображения к проблемам электромагнитного поля и, используя амплитуды и фазы составляющих гармонических компонент в качестве сопряженных переменных, развил квантовую теорию излучения, в которую было естественно включено эйнштейновское понятие фотона. Всё это революционное развитие должно было образовать фон для следующего конгресса, который был первым из Сольвеевских конгрессов, в работе которого я имел возможность участвовать.

V

Конгресс 1927 г., темой которого были электроны и фотоны, открылся докладами Лоуренса Брэгга и Артура Комптона о новых обширных экспериментальных исследованиях, относящихся к рассеянию высокочастотного излучения электронами. Это рассеяние оказалось весьма различным в тех случаях, когда электроны прочно связаны в кристаллических структурах тяжёлых веществ и когда они практически свободны в атомах лёгких газов. За этими докладами следовали весьма поучительные сообщения Луи де Бройля, Борна и Гейзенберга, а также Шредингера о больших успехах, касающихся последовательной формулировки квантовой теории, о чем я уже упоминал.

Главной темой дискуссии был отказ от наглядного детерминистического описания, обусловленный новыми методами. Особо рассматривался вопрос о том, насколько волновая механика предоставляла возможность менее радикального отхода от обычного физического описания по сравнению с теми приемами, которые применялись до тех пор при попытках решения парадоксов, возникавших с момента открытия кванта действия. Однако существенно статистический характер интерпретации физического опыта посредством волновой трактовки был ясен не только из успешной трактовки проблем столкновений Борном. Символический характер всей концепции, может быть, наиболее разительно проявился в необходимости замены обычного координатного трёхмерного пространства представлением состояния системы из нескольких частиц в виде волновой функции в конфигурационном пространстве с числом координат, равным числу степеней свободы системы.

Последний пункт привлек особое внимание в дискуссии в связи с большим прогрессом в трактовке систем, состоящих из частиц с одинаковыми массой, зарядом и спином; в случае таких «тождественных» частиц было обнаружено ограниченное проявление той индивидуальности частицы, которая подразумевается в классической корпускулярной концепции. Указание на наличие таких новых черт поведения электронов содержалось уже в формулировке принципа исключения Паули. В связи с корпускулярной концепцией кванта излучения Бозе даже значительно раньше обратил внимание на возможность простого вывода формулы Планка для теплового излучения с помощью статистики, которая подразумевала отказ от пути, предложенного Больцманом для расчёта числа состояний системы многих частиц, хотя адекватность этого пути была надёжно доказана многочисленными приложениями классической статистической механики.

Решающий вклад в трактовку атомов, обладающих более чем одним электроном, был сделан ещё в 1926 г. Гейзенбергом, объяснившим характерную двойственность спектра гелия, которая на протяжении многих лет оставалась одним из главных препятствий для квантовой теории атомной структуры. Исследуя свойства симметрии волновой функции в конфигурационном пространстве, и используя соображения, высказанные независимо Дираком и развитые затем Ферми, Гейзенберг показал, что стационарные состояния атомов гелия распадаются на два класса, соответствующие двум некомбинируемым между собой рядам спектральных термов, которые представляются симметричными и антисимметричными пространственными волновыми функциями, связанными соответственно с противоположными и параллельными ориентациями спинов электронов.

Едва ли нужно напоминать о том, как это замечательное достижение положило начало настоящей лавине новых результатов и как на протяжении года аналогичная трактовка Гайтлером и Лондоном электронной структуры молекулы водорода дала ключ к пониманию неполярных химических связей. Более того, аналогичные соображения о волновых функциях протонов вращающейся водородной молекулы привели к тому, что спин был приписан и протону, а в связи с этим – к пониманию того, что надо различать между орто– и пара– состояниями, что, как показал Деннисон, разъяснило таинственные до того времени аномалии в теплоемкостях водородного газа при низких температурах.

Высшим выражением этих результатов явилось признание двух семейств частиц, ныне называемых фермионами и бозонами. Таким образом, любое состояние системы, состоящей из частиц с полуцелым спином, вроде электронов или протонов, должно быть представлено волновой функцией, антисимметричной в том смысле, что она меняет свой знак, когда две частицы одного и того же рода взаимно обмениваются местами. Наоборот, для фотонов, которым согласно теории излучения Дирака должен быть приписан спин, равный единице, должна рассматриваться только симметричная волновая функция (так же как и для объектов с нулевым спином, вроде альфа-частиц).

Вскоре Мотт великолепно продемонстрировал применение этого результата, объяснив заметное отклонение от известной резерфордовской формулы рассеяния в случае столкновений между идентичными частицами, такими, как альфа-частицы и ядра гелия или протоны и водородные ядра. Такое применение математического аппарата фактически показало нам не только неадекватность орбитальной картины, но даже заставило отказаться от различения частиц. В самом деле, всякий раз, когда привычные идеи об индивидуальности частиц пытаются применять, устанавливая нахождение частиц в выделенной области пространства, это не оказывает никакого влияния на статистики Ферми—Дирака и Бозе– Эйнштейна в том смысле, что они всё равно приводят к одному и тому же выражению для плотности вероятности частиц.

Всего лишь за несколько месяцев до конгресса Гейзенберг сделал наиболее важный вклад в разъяснение физического содержания квантовой механики, сформулировав так называемый принцип неопределённости, выражающий взаимное ограничение определения канонически сопряженных переменных. Это ограничение появляется не только как непосредственное следствие перестановочных соотношений между такими переменными, но оно также прямо отражает взаимодействие между системой, над которой производится наблюдение, и измерительными приборами. Полное признание последнего утверждения, имеющего принципиальный характер, поднимает, однако, вопрос об области однозначного применения классических физических понятий при объяснении атомных явлений.

Чтобы открыть дискуссию по этим вопросам, меня просили сделать на конгрессе доклад по эпистемологическим проблемам, возникавшим в квантовой физике; я воспользовался удобным случаем, чтобы обсудить вопрос о подходящей терминологии и разъяснить точку зрения дополнительности. Главным аргументом было то, что однозначная информация о физических наблюдениях требует, чтобы описание экспериментального устройства, так же как и регистрация наблюдений, производилось обычным языком, разумным образом очищенным, в духе терминологии классической физики. Во всех реальных экспериментах это требование реализуется применением в качестве измерительных инструментов таких предметов, как диафрагмы, линзы, фотопластинки. Эти предметы настолько велики и тяжелы, что, несмотря на решающую роль кванта действия для их устойчивости и свойств, при определении их положения и движения можно пренебречь всеми квантовыми эффектами.

В области классической физики мы исходим из идеализации, согласно которой все явления могут быть произвольно подразделены, а взаимодействием между измерительными приборами и наблюдаемым объектом можно пренебречь или по крайней мере его можно скомпенсировать. В дискуссии на конгрессе было подчёркнуто, что в квантовой физике взаимодействие между наблюдаемым объектом и измерительным прибором представляет собой неразрывную часть явления, для которой не может быть дано самостоятельного описания, если назначение приборов состоит в определении условий, при которых получаются наблюдения. В этой связи следует также напомнить, что запись о наблюдении в конечном счёте сводится к созданию устойчивых отметок на измерительных приборах, например пятен, возникших на фотопластинке при ударе фотона или электрона. То, что такая запись включает в себя существенно необратимые физические и химические процессы, не приводит к каким-либо усложнениям, а скорее подчёркивает, что элемент необратимости подразумевается в самом понятии наблюдения. Новая характерная черта квантовой физики состоит только в ограничении делимости явлений, для однозначного описания которых требуется указание существенных частей экспериментальной установки.

Поскольку в одной и той же установке, вообще говоря, можно получать различные индивидуальные результаты, обращение к статистике в квантовой физике в принципе неизбежно. Более того, наблюдения, полученные в различных условиях, исключающих их трактовку в единой картине, несмотря на кажущуюся несовместимость, должны рассматриваться как дополнительные в том смысле, что совместно они исчерпывают всю строго определённую информацию об атомном объекте. С этой точки зрения задача математического аппарата квантовой теории состоит в том, чтобы определить математические ожидания для наблюдений, производимых в заданных экспериментальных условиях. В этой связи было указано, что разрешение всех противоречий обеспечивается математической согласованностью аппарата и исчерпывающим характером описания в той области, в которой он применим к любому воображаемому экспериментальному устройству.

По этим вопросам состоялась весьма оживлённая дискуссия, которой руководил Лоренц с присущей ему откровенностью и сдержанностью, стремясь вести её в плодотворном направлении. Большие трудности для согласованного обсуждения эпистемологических проблем создавала неясность терминологии. Эту ситуацию юмористически отразил Эренфест, выписав на доске цитату из библии, в которой описывалось смешение языков, нарушившее строительство Вавилонской башни.

Начавшийся на заседании обмен мнениями оживлённо продолжался и по вечерам в небольших группах. Наиболее приятной для меня была возможность вести долгие беседы с Эйнштейном и Эренфестом. Эйнштейн принципиально возражал против отказа от детерминистического описания; он оспаривал наши аргументы, допуская возможность более точного учёта взаимодействия между атомными объектами и измерительными приборами. Наши доводы, обосновывающие безнадёжность этой перспективы, не убедили Эйнштейна, и он вновь вернулся к этой проблеме на следующем конгрессе. Однако эти дискуссии вызвали дальнейшие исследования проблем анализа и синтеза в квантовой физике, а также их аналогов в других областях человеческого знания, в которых обычная терминология привлекает внимание к условиям, при которых производится опыт.

VI

На конгрессе 1930 г. впервые председательствовал Ланжевен. Лоренца уже не было в живых. Ланжевен сказал несколько слов о потере, понесённой Сольвеевским институтом вследствие кончины Эрнста Сольвея, чья инициатива и великодушие позволили создать институт. Президент подробно обрисовал, как замечательно Лоренц руководил всеми предыдущими Сольвеевскими конгрессами и с какой огромной энергией продолжал он свои блестящие научные исследования до последних дней.

Темой конгресса были магнитные свойства вещества, для понимания которых сам Ланжевен сделал столь важный вклад и экспериментальное изучение которых значительно расширилось как раз в те годы, особенно благодаря исследованиям Вейсса и его школы.

Конгресс открылся докладом Зоммерфельда о магнетизме и спектроскопии; в этом докладе он, в частности, обсуждал те сведения о моменте импульса и магнитных моментах, которые были получены из исследований электронной структуры атомов, позволившей объяснить таблицу Менделеева. Что касается интересного пункта с своеобразной вариации магнитных моментов в семействе редкоземельных элементов, то Ван-Флек доложил о последних результатах и их теоретической интерпретации. Ферми сделал доклад о магнитных моментах атомных ядер, для которых, как это впервые подчеркнул Паули, следовало выяснить причину появления сверхтонкой структуры спектральных линий.

Общий обзор быстро возрастающих экспериментальных данных о магнитных свойствах вещества был сделан в докладах Кабреры и Вейсса, которые рассмотрели уравнение состояния ферромагнитных материалов, охватывающее скачкообразные изменения свойств таких веществ при определённых температурах, аналогичных точке Кюри. Несмотря на более ранние попытки установления связи таких эффектов, особенно путём введения Вейссом внутреннего магнитного поля, обусловливающего ферромагнитное состояние, ключ к пониманию этих явлений был найден лишь недавно Гейзенбергом. Гейзенберг провел оригинальное сопоставление упорядочения электронных спинов в ферромагнитных веществах с квантовой статистикой, управляющей свойствами симметрии волновых функций, ответственных за химическую связь в теории молекулярных соединений Гайтлера и Лондона.

Исчерпывающее изложение теоретической трактовки магнитных явлений было дано на конгрессе в докладе Паули. С характерной для него ясностью и умением выделить существенное он рассмотрел также проблемы, выдвинутые Дираком в его остроумной квантовой теории электрона. В этой теории предложенное Клейном и Гордоном релятивистское волновое уравнение было заменено системой уравнений первого порядка, допускающих естественное объединение спинового и магнитного момента электрона. В этой связи специально обсуждался вопрос о том, в какой мере можно рассматривать спиновый и магнитный моменты электрона как измеримые в том же смысле, что и масса и заряд электрона, определение которых покоится на рассмотрении явлений, полностью описываемых посредством классической терминологии. Однако всякое последовательное применение самого понятия спина, так же как и кванта действия, относится к явлениям, не поддающимся такому анализу, в частности понятие спина является абстракцией, допускающей обобщённую формулировку закона сохранения момента импульса. Эта ситуация подтверждается невозможностью измерения магнитного момента свободного электрона, о чем во всех подробностях говорилось в докладе Паули.

О перспективах, которые современное развитие экспериментальной техники раскрыло для дальнейших исследований магнитных явлений, доложили на конгрессе Коттон и Капица. С помощью приборов, созданных Капицей, стало возможным создавать магнитные поля непревзойдённой напряжённости в ограниченных областях пространства и ограниченных интервалах времени. Коттон весьма искусно создал большие постоянные магниты, позволяющие получать поля, постоянство и занимаемый объём которых были больше того, что имелось до тех пор. В дополнение к докладу Коттона мадам Кюри обратила особое внимание на использование таких магнитов для исследования радиоактивных процессов, которые благодаря работе Розенблюма могли бы дать новые сведения, касающиеся тонкой структуры спектров альфа-излучения.

Хотя главной темой конгресса были явления магнетизма, интересно напомнить, что как раз в этому времени большой успех был достигнут в трактовке других свойств вещества. Так, многие из трудностей, препятствовавших пониманию электропроводности в металлах, столь остро ощущавшиеся на конгрессе 1924 г., к тому времени были уже преодолены. Уже в 1928 г. Зоммерфельд, заменив максвелловское распределение электронов по скоростям распределением Ферми, получил наиболее обнадёживающие результаты в этом направлении. Как хорошо известно, на этой основе, применяя соответствующим образом волновую механику, Блох успешно развил детализированную теорию проводимости металлов, объясняющую многие их особенности, и в частности зависимость явлений от температуры. Всё же эта теория не могла объяснить сверхпроводимости, путь к пониманию которой был найден только в последние годы благодаря развитию тонких методов рассмотрения взаимодействий в системах многих тел. Такие методы оказались подходящими также и для объяснения недавно обнаруженных квантовых свойств сверхпроводящих токов.

Однако особое воспоминание от конгресса 1930 г. связано с тем, что он предоставил благоприятную возможность подвести итог дискуссии по эпистемологическим проблемам, обсуждавшимся на конгрессе 1927 г. В связи с этим Эйнштейн привёл новые аргументы, с помощью которых он стремился опрокинуть принцип неопределённости, используя эквивалентность энергии и массы, вытекающую из теории относительности. Так, он высказал предположение, что возможно определить с любой точностью энергию периодически испускаемого импульса излучения путём взвешивания аппарата, содержащего часы, связанные с затвором, высвобождающим импульс. Однако при более внимательном анализе этот кажущийся парадокс находит свое решение в том, что гравитационное поле оказывает влияние на ход часов, на основе которого сам Эйнштейн предсказал когда-то красное смещение в спектральном распределении света, испускаемого массивными небесными телами. И всё же эта проблема, наиболее выразительно подчеркнувшая необходимость ясного различения в квантовой физике между объектами и измерительными приборами, оставалась на протяжении ряда лет предметом оживлённых споров, особенно в философских кругах.