Текст книги "Избранные научные труды"

Автор книги: Нильс Бор

сообщить о нарушении

Текущая страница: 54 (всего у книги 58 страниц)

¹ Я. И. Френкель. Phys. Z. d. Sowjetunion, 1936, 9, 533.

² G. Breit, Е. Wigner. Phys. Rev., 1936, 49, 519.

³ H. Bethe, G. Placzek. Phys. Rev. 1937, 51, 450.

Последующее развитие ядерной физики и продвижение в область более высоких энергий, приведшее к накоплению обширного эмпирического материала, привело к уточнению первоначальной упроченной боровской картины ядерных реакций, установлению области применимости сделанных в ней предположений.

46 Законы сохранения в квантовой теории [64]

Заметка является послесловием к статье сотрудника копенгагенского Института теоретической физики возглавлявшегося Бором, Я. К. Якобсена «Корреляция между рассеянием и отдачей в эффекте Комптона» ⁴. Она содержит результаты выполненных в институте опытов по корреляции электронов отдачи и рассеянных квантов γ-излучения. Проведение этих опытов было вызвано работой Шенкленда ⁵, утверждавшего, что для фотонов высокой энергии опыты дают результаты, противоречащие теории Комптона и Дебая, основанной на допущении справедливости законов сохранения энергии и количества движения.

⁴ J. C. Jасоbsen. Nature, 1936, 138, 25.

⁵ R. S. Shankland. Phys. Rev., 1936, 49, 8.

Впервые идея о возможном нарушении закона сохранения энергии в единичных атомных процессах была высказана ещё в 1924 г. Бором, Крамерсом и Слетером (25), стремившимися устранить противоречия в двойственном, корпускулярно-волновом описании оптических явлений. Но тогда опыты Боте и Гейгера ⁶, Комптона и Саймона ⁷ не подтвердили выводов этой теории. После того как создание квантовой механики позволило разрешить указанные трудности без отказа от законов сохранения, эта идея была оставлена. Её обсуждение началось вновь в связи с попытками объяснения энергетического спектра электронов при β-распаде [55], [58], но принятие гипотезы Паули о нейтрино и создание теории β-распада Ферми опять привело к тому, что предположение Бора было отвергнуто. Поскольку в предыдущих опытах теория эффекта Комптона проверялась только для рентгеновских лучей, Шенкленд счел необходимым увеличить энергию фотонов, используя γ-излучение ThC'. Отношение к несколько неожиданным результатам его опытов было двояким. Дирак ⁸ считал возможным вернуться к идее Бора, Крамерса и Слетера для частиц высокой энергии, поскольку существовавшая квантовая механика давала удовлетворительные результаты только для нерелятивистской области. Он допускал, что в будущей релятивистской квантовой механике и в квантовой электродинамике можно будет отказаться от выполнимости законов сохранения энергии и импульса, но для перехода к разработке этой идеи предварительно необходимы дополнительные эксперименты. Пайерлс ¹ возражал против опрометчивых выводов, поскольку вследствии недостаточной изученности явлений при высоких энергиях возможно существование неучтённых источников энергетических потерь. Бор подчёркивал, что ситуация сильно отличается от той, которая была в 1924, когда полностью отсутствовала теория, и что трудности квантовой электродинамики коренятся не в несовместимости основ квантовой механики и теории относительности, а скорее в атомистической природе электричества. Дилемму решили экспериментаторы Якобсен, Боте и Майер-Лейбниц, Пиккар и Стаэль, Вильямс и Пиккап ², которые повторили опыты Шенкленда и получили результаты, полностью подтвердившие обычную теорию эффекта Комптона. Ошибка Шенкленда состояла в том, что он применил недостаточно однородные по энергии γ-кванты. После повторной серии измерений Шенкленд ³ признал некорректность своих первых опытов.

⁶ H. Geiger, W. Bothe. Z. Phys., 1925, 32, 639.

⁷ A. Compton, F. Simon. Phys. Rev., 1925, 26, 289.

⁸ P. A. M. Dirac. Nature, 1936, 137, 298.

¹ R. Реiеrls. Nature, 1936, 137, 904.

² W. Bothe, Н. Maier-Leibnitz. Phys. Rev., 1936, 50, 187; A. Piccard, E. St ah el. Naturwiss., 1936, 24, 413; Z. Phys., 1936, 102, 143; E. J. Williams, E. Pickup. Nature, 1936, 138, 461.

³ R. S. Shankland. Phys. Rev., 1937, 52, 414.

47 Причинность и дополнительность [66]

В статье проводится мысль, что новая ситуация в физике, возникшая в связи с открытием кванта действия, заставляет отказаться от классического представления о причинности и заменить его более общим – принципом дополнительности. Отказ этот вызван лишь тем, что в атомной физике мы не можем говорить о самостоятельном поведении физического объекта вследствие неизбежного неконтролируемого взаимодействия его с измерительным прибором. Надежды, что существенно статистический характер квантовомеханического описания может быть устранен посредством предположения о некотором причинном механизме, лежащем в основе атомных явлений, но пока недоступном для наблюдения, бесплодны.

Эти же идеи развиваются в последующих статьях Бора вплоть до последних, в которых вопрос о причинности в квантовой теории решается уже по-другому: становится ясным, что Бор возражает против механического (лапласовского) детерминизма.

48 О превращениях атомных ядер при их соударении с материальными частицами [67]

В работе развиваются идеи, сформулированные в (45). Подробно рассматриваются вопросы, связанные с реализацией этих идей. Для получения теоретического выражения для плотности энергетических уровней ядра и её зависимости от энергии необходимо использовать конкретную модель ядра. Бете, Оппенгеймер и Сервер ⁴ исходили из модели свободных частиц в ядре, считая полную энергию ядра равной сумме энергий отдельных частиц; ядро при этом подобно газу. Я. И. Френкель ⁵, как и Бор и Калькар, исходили из модели жидкой капли, считая, что энергия взаимодействия между нуклонами велика по сравнению с кинетической энергией частиц. Бардин ¹ использовал промежуточную модель, в которой ядерные частицы ведут себя подобно электронам в металле, т. е. они рассматриваются как почти свободные.

⁴ H. Bethe. Phys. Rev., 1936, 50, 332; J. R. Openheimer, R. Serber. Phys. Rev., 1936, 50, 391.

⁵ Я. И. Френкель. Phys. Z. d. Sowjetunion, 1936, 9, 533.

¹ Bardeen. Phys. Rev. 1937, 51, 799.

В работе излагаются также основные идеи модели испарения, предложенной Я. И. Френкелем ^{2, 3}. Френкель рассматривал ядро как систему многих частиц и применил к нему методы статистической физики. Он впервые ввёл понятие о температуре ядра как о параметре, характеризующем возбуждение системы. Распад составного ядра уподоблялся при этом испарению молекул из конденсированной фазы. Развивая идеи Френкеля и Бора, Бете ⁴ разработал на основе модели жидкой капли количественную теорию ядерных реакций. Следствия, вытекающие из теорий Френкеля и Бора—Калькара, были всесторонне рассмотрены во многих работах ⁵.

² Я. И. Френкель. Изв. АН СССР, сер. физич., 1936.

³ См. примечание 5 на стр. 628.

⁴ Н. Bethe. Rev. Mod. Phys., 1937, 9, 69 (Русск. перевод: Г. Бете. Физика ядра, ч. II, М.—Л., 1948).

⁵ V. Weisskopf, Phys. Rev., 1937, 52, 295. Л. Д. Ландау. ЖЭТФ, 1937, 7, 819; Н. Bethe, G. Placzek. Phys. Rev. 1937, 51, 450; W. Weisskopf, D. H. Ewing., Phys. Rev., 1940, 57, 472; P. L. Kapur, R. E. Peirls. Proc. Roy. Soc., 1938, AI66, 277; G. Breit. Phys. Rev., 1940, 58, 1068.

49 Превращения атомных ядер [68]

Сокращенное изложение лекции, прочитанной весной 1937 г. в различных университетах США и в июне 1937 г. в Москве. В популярной форме, с использованием простых моделей, излагаются идеи, сформулированные в работах (45) и (48).

50 Дань покойному лорду Резерфорду [69]

Краткая речь, произнесенная в Болонье 20 октября 1937 г. на торжествах, посвящённых 200-летию со дня рождения Луиджи Гальвани.

51 Лорд Э. Резерфорд [69а]

См. комментарии к статье (30).

52 Биология и атомная физика [70]

В докладе, сделанном в 1937 г. и посвящённом юбилею Гальвани, Бор развивает идеи, высказанные им ранее в работе «Свет и жизнь».

Доклад показывает, насколько глубоки были познания Бора в области истории естествознания в её связи с историей философии. Бор раскрывает по существу диалектический характер развития науки, совершающейся в ходе борьбы «взаимнодополнительных» концепций в философии естествознания, начиная уже с античной эпохи («дилемма, с которой столкнулись Демокрит и Аристотель»),

Рассматривая развитие естествознания как закономерный, единый, хотя и неравномерный в его различных областях, процесс, Бор говорит о необходимости «философии естествознания». Развитие «философии естествознания», на основе обобщения результатов наиболее продвинувшихся вперёд отраслей знания, даёт возможность, по мнению ученого, предвидеть дальнейший путь развития других отраслей познания. Так, в результате становления новой системы понятий в связи с созданием атомной теории «новая точка зрения философии естествознания» открывает новые возможности для рационального подхода к фундаментальным проблемам биологии. Этот рациональный подход формулируется Бором как экстраполяция принципа дополнительности на познание биологических явлений.

По мнению Бора, принцип дополнительности в биологии даёт возможность избежать «крайних учений механицизма и витализма». Примечательно также высказывание ученого о свободе воли, направленной против попыток «связать свободу воли с ограничением причинности».

53 Квант действия и атомное ядро [71]

Статья в номере журнала «Annalen der Physik», посвящённом 80-летию со дня рождения Планка. Даётся обзор развития физики ядра, в связи с квантовой теорией, и состояния представлений о ядре к 1938 г. Особенно подчёркивается значение квантовой механики для понимания структуры ядра и ядерных процессов. Примечательно мнение Бора, что для построения теории атомного ядра необходимы коренные изменения основных представлений, в том числе и введённых квантовой механикой.

54 Ядерная механика [72]

Вступительное слово на секции ядерной физики Международного конгресса по физике, химии и биологии, состоявшегося в Париже во Дворце открытий в октябре 1937 г. Основным предметом обсуждения было сопоставление данных экспериментов по ядерным реакциям с созданной незадолго до конгресса теорией Бора (45), (48), (49). Из других докладов были: В. Боте. Принципы ядерной спектроскопии; Кокрофт. Превращения элементов. В дискуссии приняли участие Гентнер, Оккиалини, Плачек, Б. Понтекорво, Розенблюм, Флейшман, Халбан и др. Первоначально предполагалось, что в трудах конгресса будет опубликован текст подробного доклада Бора, в котором будет изложено дальнейшее развитие его теории и дан подробный обзор состояния вопроса: но это намерение, по-видимому, не было осуществлено.

55 Ядерный фотоэффект [74]

Расщепление ядра под действием γ-квантов было впервые обнаружено Чэдвиком и Гольдгабером ¹ в 1934 г. С помощью γ-лучей препарата ThC'' с энергией 2,62 Мэв они осуществили расщепление дейтрона: ₁Н²+γ→𝑝+𝑛. В том же году Сциллард и Чалмерс ¹ осуществили фоторасщепление ядра бериллия γ-квантами RaC' с энергией 1,78 Мэв: Ве⁹+γ→Ве⁸+𝑛. Для расщепления других ядер энергия γ-квантов естественно-радиоактивных веществ недостаточна, поскольку энергия связи нуклона в ядре больше. В 1937 г. Боте и Гентнер ², пользуясь γ-квантами с энергией 12—17 Мэв, получаемыми в реакциях ₃Li⁷+𝑝→₄Ве⁸+γ и ₅В¹¹+𝑝→₆С¹²+γ, наблюдали ядерный фотоэффект для 16 элементов от лития до висмута. Более широкие возможности исследования ядерного фотоэффекта появились после создания бетатрона. Тормозное излучение ускоренных электронов давало возможность получить γ-кванты достаточно высокой энергии, что позволило получить подробные сведения об энергии связи частиц в ядрах.

¹ J. Chadwick, М. Goldhaber. Nature, 1934, 134, 237. (Русск. перевод: УФН, 1934, 14, 953).

¹ L. Szilаrd, Т. А. Сhаlmеrs. Nature, 1934, 134, 494.

² W. Воthе, W. Gentner. Naturwiss., 1937, 25, 90, 126, 284; Z. Phys., 1937 106, 236; 1939, 112, 45.

В данной работе Бор применяет развитую им концепцию составного ядра и общую картину ядерных реакций к экспериментальным результатам по фоторасщеплению ядер, полученным Боте и Гентнером. Ядерный фотоэффект во многих случаях хорошо укладывается в схему Бора. Наиболее вероятным процессом, следующим за поглощением γ-кванта с энергией больше энергии связи, является испускание нейтрона или протона, причём вероятность последнего значительно меньше вследствие кулоновского барьера [отношение сечений реакций (γ,𝑝) и (γ,𝑛)∼10^-4]. Однако Хирцель и Веффлер ³ показали, что во многих случаях вероятность испускания протонов намного больше вычисленной по теории Бора. Отсюда следовало, что реакция может идти без образования составного ядра и механизм вылета протонов может отличаться от боровского. Это – прямое вырывание протонов γ-квантом, когда энергия последнего поглощается протоном, находящимся на поверхности ядра, что приводит к вылету этого протона до того, как энергия успевает распределиться между нуклонами. Возможно и испускание нейтронов в результате прямого вырывания.

³ O.Hirzel, H. Wäffler. Helv. Phys. Acta, 1947, 20, 373.

56 Резонанс в ядерном фотоэффекте [75]

Замечание относительно применимости боровской картины ядерных реакций к явлению ядерного фотоэффекта. Совместная статья Бора, Пайерлса и Плачека «Ядерные реакции в области энергий непрерывного спектра была опубликована в журнале «Nature» [см. (60)]. Более подробная совместная работа, на которую имеются ссылки как в статье Бора, так и в совместной статье (60), в Трудах Датской академии, насколько нам известно, никогда не была опубликована.

57 Философия естествознания и культуры народов [76]

Статья по общим идеям, способу изложения, структуре и выводам очень похожа на статью «Единство знаний» (77). Автор говорит о гносеологической стороне развития философии квантовой физики, воплощённой в принципе дополнительности, и «его отношении к общим проблемам человечества». Но как и в статье 77, когда речь идёт о физике и её проблемах с точки зрения дополнительности, рассуждения в статье конкретны и убедительны, когда же Бор переходит к психологическим вопросам или проблемам изучения человеческих культур, проводя аналогии между физическими и гуманитарными проблемами, его анализ очень далёк от конкретного существа дела и фактически сводится к примерам. И это понятно: философские проблемы человеческой культуры нельзя решать плодотворно, не обращаясь к историческому материализму. Следует также сказать и о том, что рассуждения в статье 77 более ясны и определённы, особенно в отношении более чёткой терминологии. Комментарий к последней статье может служить mutatis mutandis комментарием и к статье, о которой говорится здесь.

58 Расщепление тяжёлых ядер [68]

На основе концепции составного ядра даётся первый набросок объяснения открытого Ганом и Штрассманом ¹ явления деления урана при его бомбардировке нейтронами. При этом процесс деления рассматривается как особый тип распада составного ядра, подобный «делению жидкой капли на две капли меньших размеров». В статье указывается на возможность приближённой трактовки этого процесса в рамках классической механики. Ещё в 1934 г. Ферми и его сотрудники обнаружили, что при бомбардировке урана нейтронами образуются радиоактивные элементы с несколькими периодами полураспада; они считали, что получили трансурановые элементы ². Мейтнер, Ган и Штрассман ³ установили, что из девяти наблюдавшихся периодов полураспада шесть принадлежат элементам, близким к урану. И. Кюри и Савич ⁴, Ган и Штрассман ⁵ нашли, что исследуемые продукты, по-видимому, являются аналогами радия и актиния. Тщательный радиохимический анализ элементов, получаемых в результате облучения урана и тория нейтронами, проведённый Ганом и Штрассманом, с несомненностью показал, что одним из продуктов реакции является барий. Исходя из этого, Мейтнер и Фриш ⁶ в заметке «Расщепление урана нейтронами – новый тип ядерной реакции», датированной 16 января 1939 г. и опубликованной И февраля, высказали предположения, что после захвата нейтрона ядра урана и тория делятся на две примерно равные части. По предложению Бора Фриш немедленно предпринял экспериментальную проверку высказанной гипотезы. Его заметка «Физическое доказательство деления тяжёлых ядер при их бомбардировке нейтронами» ⁷, направленная в печать 16 января 1939 г., была опубликована 18 февраля. Лишь после этого Бор опубликовал (25 февраля) свое толкование деления. Сразу же за этим появились работы Ф. Жолио, Енчке и Пранкля, Дросте, Тибо и Муссо ⁸, также подтвердившие факт деления ядер. Первые месяцы 1939 г. положили начало многолетним исследованиям деления. Это явление хорошо укладывалось в созданную Бором концепцию составного ядра и картину ядерных реакций. Подробно разработанная Н. Бором и Дж. Уилером теория деления ядер изложена в работе (61).

¹ О. Hahn, F. Strassman. Naturwiss., 1939, 26, 756; 27, 11.

² См., например, Е. Fermi. Nature 1934, 133, 898.

³ L. Meitner, О. Hahn, F. Strassman. Z. Phys., 1937, 106, 249.

⁴ I. Curie, P. Savitsh C. R., 1938, 206, 1643.

⁵ O. Hahn, F. Strassman. Naturwiss., 1938, 26, 256.

⁶ L. Meitner, 0. Frisch. Nature, 1939, 443, 239.

⁷ O. Frisch. Nature, 1939, 143, 276.

⁸ F. Joliot. C. R., 1939, 208, 341; W. Jentschke, F. Prankl. Naturwiss., 1939, 27, 134; G. Drоste. Naturwiss., 1939, 27, 198; J. Tibaud, P. Mоussо. C. R., 1939, 208, 652.

59 Резонансные явления в расщеплении урана и тория и деление ядер [78]

В статье излагаются общие соображения о механизме деления ядер. На основе соображений о теории деления, намеченных в (58), даётся объяснение разного действия нейтронов на изотопы урана: U²³⁵ и U²³⁸. Показано, что под действием медленных нейтронов делится U²³⁵; это предсказание Бора было подтверждено через несколько месяцев в опытах с разделёнными изотопами ¹.

¹ А. О. Nier et al. Phys. Rev. 1940, 57, 546, 748; К. H. Kingdon et al Phys. Rev. 1940, 57, 749.

60 Ядерные реакции в области энергий непрерывного спектра [79]

Обсуждается механизм ядерных реакций в области непрерывного спектра энергий. В этом случае состояние составной системы является суперпозицией нескольких квантовых состояний. Показано, что в области перекрывающихся резонансов справедливость предположения о независимости распада составного ядра от способа его образования неочевидна. Указаны случаи, когда это предположение, лежащее в основе разработанной Бором теории ядерных реакций, несправедливо.

61 Механизм деления ядер [80]

Развивается общая теория явлений, происходящих в тяжёлых ядрах при их взаимодействии с нейтронами. Основные положения этой теории намечены в предыдущих работах (58), (59). Теория деления на основе модели жидкой капли была впервые сформулирована Я. И. Френкелем в статье «Электрокапиллярная теория расщепления тяжёлых ядер медленными нейтронами» ². Он рассматривал тяжёлое ядро как электрически заряженную жидкую каплю; неустойчивость ядра обусловлена колебаниями его поверхности, возбуждаемыми нейтроном. Теория Френкеля и Бора—Уилера удовлетворительно объясняла основные черты деления ядер. Для разработки теории деления огромное значение сыграла созданная ранее Бором теория ядерных реакций, а также капельная модель ядра. Дальнейшие исследования показали, что простейшая теория, основанная на модели жидкой капли, не охватывает всю совокупность экспериментальных фактов и она нуждается в определённом обобщении ³. Дальнейшим развитием капельной модели явилась обобщённая модель ядра, в которой наряду с деформацией ядра как целого рассматриваются и движения отдельных нуклонов; в создании этой модели Н. Бор также сыграл большую роль.

² Я. И. Френкель. Phys. Rev., 1939, 55, 987; ЖЭТФ, 1939, 9, 641.

³ См. Дж. Уилер. Деление и устойчивость ядер. В кн.: «Нильс Бор и развитие физики». М., ИЛ., 1958, стр. 214.

62 Деление протактиния [81]

Показано, что обнаруженное Гроссе, Бутом и Даннингом ⁴ деление протактиния нейтронами с энергией меньше 2 Мэв (но не тепловыми) хорошо согласуется с общей теорией деления, развитой в работе (61).

⁴ А. V. Grоssе, Е. Т. Вооth, J. R. Dunning. Phys. Rev., 1939., 56, 382.

63 Рассеяние и торможение осколков деления [84]

Первая из серии работ Бора, посвящённых изучению прохождения через вещество многозарядных ионов. Экспериментальное исследование различных явлений, происходящих при этом, стало возможным только после открытия деления. Осколки деления обладали энергией, сравнимой с начальной энергией изучавшихся протонов и α-частиц. Первые фотографии треков осколков деления были опубликованы Жолио и Корсоном и Торнтоном ¹. Первое теоретическое рассмотрение было проведено Беком и Гавасом ². Имея в виду большой интерес, который могли представлять новые явления для теории, Бор поручил сотрудникам своего института Брострёму, Боггилду и Лауритсену провести дальнейшие экспериментальные исследования и сам руководил этой работой. Их работа «Исследования треков осколков деления в камере Вильсона» ³ и послужила поводом для написания Бором настоящей статьи, в которой дано теоретическое рассмотрение результатов ⁴.

¹ F. Jоliоt. С. R., 1939, 208, 647; D. R. Corson, R. L. Thornton. Phys. Rev., 1939, 55, 509.

² G. Вeck, P. Havas. C. R., 1939, 208, 1643.

³ K. J. Brostrøm, J. K. Bøggild, T. Lauritsen. Phys. Rev., 1940, 58, 650.

⁴ Дальнейшие исследования: J. H. Brunings, J. Кnipp, E. Teller. Phys. Rev., 1941, 60, 657; J. Knipp, E. Teller. Phys. Rev., 1941, 59, 659; W. E. Lamb. Phys. Rev., 1940, 58, 696.

Уже тогда Бор готовил большую статью, которая должна была появиться в Трудах Датской академии в 1940—1941 гг., но быстрое накопление экспериментальных и теоретических результатов заставило его перенести срок публикования на 1942 г. Обстоятельства военного времени и стремление к возможно более полному охвату всех данных привели к тому, что работа «Прохождение атомных частиц через вещества» увидела свет лишь в 1948 г. [99]. В предисловии Бор писал: «Явления рассеяния и торможения быстрых атомных частиц при их прохождении через вещество, так же как происходящие при этом ионизация и излучение, были одним из главных источников, откуда мы получали сведения о строении атомов. Начиная с первых опытов Томсона и Резерфорда анализ явлений, связанных с прохождением быстрых частиц через вещество, непрерывно совершенствуясь, неоднократно давал возможность проверки постоянно уточняющихся методов атомной механики». Именно с этой точки зрения Бор занимался прохождением заряженных частиц через вещество как до создания первой квантовой теории атома (5) и непосредственно за этим (13), так и позже (27), когда его теория достигла апогея и выяснилось, что она не объясняет все детали результатов экспериментов.

64 Соотношение между скоростью и пробегом осколков деления [85]

Продолжение развития идей, изложенных в (63).

65 Последовательные превращения при делении ядер [86]

При больших энергиях возбуждения ядер основными процессами будут деление и испускание нейтрона, причём оба процесса играют примерно одинаковую роль. В данной работе Бор указал, что если энергия возбуждения превышает 𝐸_𝑓+𝐸_𝑛, то сечение деления возрастает, ибо составное ядро может делиться как сразу, так и после вылета нейтрона, если оставшаяся после вылета энергия возбуждения превосходит энергию деления для данного ядра.

66 Соотношение скорость—пробег для осколков деления [87]

Продолжение исследований (63), (64) торможения многозарядных ионов в веществе. В работе рассматриваются результаты, полученные сотрудниками Института теоретической физики в Копенгагене, руководимого Бором. Эти результаты были опубликованы в статье «Пробег и рассеяние осколков деления» ¹ в том же номере журнала.

¹ К. J. Bromstrøm, J. К. Вøggild, Т. Lauritsen. Phys. Rev., 1941, 59, 276.

67 Механизм деления под действием дейтронов [89]

Ядерные реакции под действием дейтронов обладают рядом особенностей, обусловленных как малой энергией связи дейтрона, так и резко выраженной асимметрией распределения электрического заряда в нем. Поэтому наряду с реакциями образования составного ядра, когда дейтрон полностью поглощается ядром, возможно также расщепление дейтрона кулоновским полем ядра-мишени, а также реакции прямого взаимодействия, когда один нуклон поглощается ядром, а второй продолжает свое движение. На основании опытов, проведённых в Копенгагене, Бор показывает, что деление ядер наиболее распространённого изотопа урана, а также тория под действием дейтронов возможно только в том случае, если энергия последних достаточна для того, чтобы полностью проникнуть в ядра. Отдельный нуклон, захваченный ядром в результате диссоциации дейтрона (реакция срыва, процесс Оппенгеймера—Филиппса), не способен вызвать деление, так как энергия возбуждения оказывается меньше критической энергии деления.

68 Вызов цивилизации [94]

Статья выражает озабоченность Бора развитием возможностей военного применения достижений ядерной физики и содержит призыв к международному научному сотрудничеству. Этому были посвящены статья [97] и открытое письмо Организации Объединённых Наций [103].

69 Идеи Ньютона и современная атомная физика [95]

Доклад, прочитанный 19 июля 1946 г. в Королевском институте в Лондоне на праздновании 300-летия со дня рождения Ньютона. В прочитанных докладах: «Ньютон и дифференциальное исчисление» (Ж. Адамар), «Атомизм И. Ньютона» (С. И. Вавилов) ², «Ньютон как алгебраист и геометр» (Ф. К. Тернбалл), «Вклад Ньютона в астрономию» (В. Адамс) и др. дана подробная характеристика творчества Ньютона. В состав советской делегации, присутствовавшей на праздновании, входили также В. А. Амбарцумян, А. Е. Арбузов, Б. А. Введенский и И. М. Виноградов.

² См. С. И. Вавилов. Собрание сочинений, т. Ill, М., 1956, стр. 715.

70 Проблемы физики элементарных частиц [98]

Вступительное слово, произнесенное при открытии международной конференции, посвящённой элементарным частицам и физике низких температур (Кембридж, июль 1946).

71 О понятиях причинности и дополнительности [100]

В статье утверждается, что теория относительности, придавшая классической физике необыкновенную широту и единство, позволила формулировать принцип причинности наиболее общим образом после того, как она установила условия однозначного применения самых простых физических понятий. В физике причинное описание основывается на предположении, что знание о состоянии системы в некоторый момент времени позволяет предсказать её состояние в любой последующий момент времени.

Квантовая механика не удовлетворяет принципу причинности – говорится в статье. Это мотивируется тем, что её основные понятия (включая квантовомеханическое состояние) и основные законы (уравнение Шредингера) включают в свое содержание понятия неопределённости и вероятности, а последние допускаются в ней не потому, что мы чего-то не знаем, а в силу существования кванта действия, в силу неконтролируемого взаимодействия между объектами и измерительными приборами.

Таким образом, в статье детерминизм и причинность по сути дела сводятся к механическому (лапласовскому) однозначному детерминизму классической механики, а другие формы связи, более широкие и содержательные, дающие многозначную предсказуемость и охватывающие вероятностные (статистические) законы природы, остаются за бортом. Получается с точки зрения содержания статьи, что связи, которыми занимается квантовая механика, – не объективно-реальные связи.

Аналогично в статье трактуется и математический аппарат квантовой механики. Он не имеет объективного значения, его символы не поддаются наглядной физической интерпретации, на что указывает уже использование мнимых чисел, и служит только для координации результатов измерений.

В более поздних работах Бор признает объективный характер математического аппарата квантовой механики; он возражает по существу против лапласовского детерминизма в атомной физике и уже не отождествляет причинность с этим последним понятием, полагая, что причинность представляет основное требование в физической науке.

Соотношение неопределённостей рассматривается в статье как обнаруживающее ограниченность причинного анализа; утверждается, что ему нельзя дать однозначной интерпретации, пользуясь «словами, применяемыми для описания ситуации, в которой физические атрибуты воплощаются классически». Соотношение неопределённостей действительно лишает смысла применение к микроявлениям лапласовского детерминизма, но не причинности и детерминизма как такового. Соотношение неопределённостей только раскрывает содержание понятия квантового состояния, а из последнего не следует ни истинность, ни ложность детерминизма. В физике же детерминизм имеет не одну лапласовскую форму, вообще имеет не только ту форму, которая свойственна отдельным отраслям физики. Всесторонняя связь не исчерпывается теми или другими представлениями о ней, которые сложились на основе знания законов определённой области явлений. Квантовая механика отразила более глубокие по сравнению с классической теорией и более общие связи (их выражают вероятностные законы), обогатив детерминизм в физике новыми существенными положениями.

В статье кратко рассматриваются и другие аспекты концепции дополнительности, поданной здесь под знаком идеи неконтролируемости: понятие физической реальности, физическое описание и объяснение, идея дополнительности в биологии (см. об этом в комментариях к другим статьям). Необходимо иметь в виду, что многие идеи этой статьи по существу дела пересматриваются в более поздних работах автора.

72 Дискуссии с Эйнштейном о проблемах теории познания в атомной физике [101]

Статья написана в связи с 70-летием А. Эйнштейна. В ней с наибольшей полнотой и в прекрасной доступной форме излагается концепция дополнительности и связанные с ней философские вопросы в физике, вокруг которых шли дискуссии между Бором и Эйнштейном в течение 25 лет.

С самого начала спора встал вопрос о том, какую позицию занять по отношению к тем отклонениям от традиционных принципов описания природы, отклонениям, которые характерны для развития физики XX в. Бор последовательно и неуклонно проводил точку зрения, что если наводить логический порядок в совершенно новой области знания, то едва ли возможно полагаться на какие-либо старые принципы, даже и очень общие.

Рассматривая главные черты развития квантовой теории, Бор особое внимание обращает на те особенности этого развития, которые уводят теорию далеко за рамки классической физики: открытие кванта действия Планком, избегавшим крайних выводов относительно отхода от классических теорий, фотон Эйнштейна и новый неклассический атомизм, сочетание корпускулярных и волновых представлений, особый характер квантовых вероятностей (в сравнении со статистическими соображениями классической физики), двойственность волны—частицы (свойственная не одному излучению, но в равной мере неизбежная при описании; поведения вещественных частиц), проблема наблюдения в атомной физике, соотношение неопределённостей, дополнительность.