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 -распаде [55], [58], но принятие гипотезы Паули о нейтрино и создание теории -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 -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 -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.