Если принять во внимание тот факт, что даже та информация о свойствах атомных частиц, которой мы располагаем (скажем, их масса и электрический заряд), получена на основе измерений, интерпретируемых в соответствии с классической механикой, то мы стоим перед лицом необходимости развить метод описания, в рамках которого учитывается существование квантов, но который в то же время представляет собой обобщение ньютоновской механики, где подобная интерпретация измерений однозначно вытекает из общих принципов. С самого начала было очевидно, что в новой теории придется внести изменения в формулировку принципа причинного описания явлений. Действительно, из самой постановки вопроса вытекало, что можно говорить только об относительных вероятностях реализации различных конкретных квантовых процессов, которые могут иметь место при заданных условиях.
При первых попытках подойти к решению этой проблемы пытались максимально сохранить принципы классической механики до тех пор, пока они не приходили в прямое противоречие с наиболее яркими квантовыми эффектами. На этом пути удалось внести известную ясность в значительное число физических наблюдений и, в частности, дать предварительное описание связи электронов в атомах, способное объяснить замечательную и известную из химии взаимосвязь между свойствами элементов. Однако вскоре стало очевидным, что всестороннего объяснения атомных явлений можно достичь только путём последовательного и более гармоничного обобщения положений классической физики, которое подобно ньютоновским работам должно сопровождаться решительным пересмотром основ всей механики.
Решающий прогресс в этом направлении был достигнут благодаря направленным усилиям ряда выдающихся физиков нашего времени, причём некоторые из числа тех, которые выдвинули наиболее смелые и глубокие идеи, сделали это, будучи такими же молодыми, как и Ньютон, когда он сформулировал свои фундаментальные принципы. Как теперь хорошо известно, метод, которым было достигнуто желаемое обобщение ньютоновской механики, состоит в интерпретации кинематических и динамических переменных классических уравнений движения как линейных операторов и связывании постоянной Планка исключительно с некоммутативностью произведений двух любых сопряженных переменных. Прямым следствием этого формализма явилась невозможность прежней простой интерпретации сразу обеих сопряженных переменных при описании физических явлений. Вместо этого устанавливалась взаимосвязь между степенями их определённости, которая нашла свое количественное выражение в принципе неопределённости Гейзенберга. Теории Ньютона и Максвелла являются двумя альтернативными аспектами всей этой схемы, известной в целом как квантовая механика, и связаны в ней с подкупающей последовательностью и простотой. Квантовая механика позволила нам разобраться в огромном количестве экспериментальных фактов аналогично тому, как ранее это достигалось с помощью теорий классической физики.
Решительный отказ от привычных представлений при трактовке физических явлений и, в частности, коренной пересмотр концепции причинного описания и даже отказ от отчётливой образности в пространстве и времени естественно породили сомнения в том, удовлетворяет ли квантовая механика всем требованиям, предъявляемым к теории, претендующей на полное описание. Однако нужно иметь в виду, что, коль скоро речь идёт об определённых квантовых эффектах, мы сталкиваемся в атомной физике с совершенно новой ситуацией, когда принципиально невозможно провести чёткое разграничение между внутренними свойствами объектов и их взаимодействием с измерительными приборами, которые необходимо использовать для самого обнаружения этих свойств. Разумеется, мы говорим здесь не о каком-то произвольном отказе от фундаментального ньютоновского положения о равенстве сил действия и противодействия, а только о невозможности точного учёта реакции объекта па воздействие измерительного прибора в условиях, когда для этой цели используются такие же самые объекты.
В самом деле, очень трудно согласиться с тем, что под экспериментом понимается просто некоторая ситуация, при которой мы можем непосредственно найти условия, необходимые для повторяемости изучаемого явления. Таким образом, при рассмотрении этих условий не возникает вопроса об отступлении от ньютоновского метода описания системы и, в частности, уместно подчеркнуть, что под часами, которые наряду с масштабами используются для пространственно-временного описания, понимается просто некоторое устройство, работа которого полностью описывается в рамках классической механики без учёта каких бы то ни было квантовых эффектов.