Atomska fizika i opis prirode

Zadatak nauke je da istovremeno proširi opseg našeg iskustva i uredi ga, i to postiže na različitim, međusobno nerazdvojno povezanim nivoima. Do uočavanja zakona koji nam omogućavaju da sa razumevanjem gledamo na raznolikost pojava, može se doći jedino uz pomoć samog iskustva.


Nils Bor i Albert Ajnštajn

Otuda, sa širenjem znanja, uvek moramo biti spremni na odstupanja od stanovišta koje smo smatrali najboljim za uređenje našeg iskustva. U vezi sa ovim, moramo imati na umu da je tok stvari takav da mi svako novo iskustvo stičemo pod okriljem naših uobičajenih stanovišta i formi opažanja. Relativna prednost koja se dodeljuje različitim vidovima istraživanja, dolazi od prirode stvari koja se istražuje. U fizici, gde je osnovni problem uređivanje našeg iskustva spoljašnjeg sveta, pitanje prirode naših formi opažanja će biti, u načelu, manje izraženo nego u psihologiji, gde je upravo naša psihička aktivnost predmet istraživanja. Ipak, povremeno upravo ova „objektivnost“ fizičkog posmatranja postaje naročito prikladna da bi se naglasio subjektivni karakter sve ukupnog iskustva.

Mnogi su primeri za to u istoriji nauke. Dovoljno je spomenuti ogromni značaj koji je istraživanje akustičkih i optičkih pojava, fizičkog medija naših čula, neprestano imalo u razvoju psihološke analize. Još jedan primer je uloga koju je tumačenje zakona mehanike igralo u razvoju opšte teorije znanja. U najnovijim dostignućima fizike je ova osobina nauke naročito došla do izražaja. Veliki rast našeg iskustva poslednjih godina ukazao je na nedovoljnost pojednostavljenog, mehaničkog, objašnjenja stvarnosti, te je, kao posledica toga, poljuljan uobičajen način gledanja na stvari, čime je i na stare filozofske probleme bačeno novo svetlo.

To se ne odnosi samo na preispitivanja prostorno vremenskog načina opisa, do koga je dovela teorija relativnosti, već i na obnovljene rasprave o principu uzročnosti, potekle iz kvantne teorije. Nastanak teorije relativnosti u bliskoj je vezi sa razvojem elektromagnetne teorije, koji je (razvoj), proširenjem pojma sile, doveo do dubokih preobražaja pojmova koji čine osnovu mehanike. Uočavanje relativnog karaktera pojave kretanja, u odnosu na posmatrača, već je odigralo odlučujuću ulogu u razvoju klasične mehanike, gde je poslužilo za izražavanje opštih mehaničkih zakona. Za sada se uspelo u nameri da se dâ zadovoljavajući odgovor na pitanje o kome se raspravlja, kako sa fizičke tako i sa filozofske tačke gledišta.

Najpre je otkrićem elektromagnetne teorije o konačnoj brzini prostiranja dejstva sile stvar dovedena do usijanja. Tačno je daje, na osnovu elektromagnetne teorije, bilo moguće uspostaviti uzročni način opisivanja koji bi sačuvao osnovne mehaničke zakone o održanju energije I impulsa, ukoliko se ovi (energija i impuls) pripišu samim poljima delovanja sile. Ipak, pojam univerzalnog etra, koji je bio od velike koristi u razvoju elektromagnetne teorije, u ovoj teoriji se pojavljuje kao apsolutni koordinatni sistem za prostorno-vremenski opis. Nedovoljnost ovakvog shvatanja je, sa filozofske tačke gledišta, itekako naglašena neuspehom svih pokušaja da se kretanje zemlje prikaže kao relativno u odnosu na ovaj zamišljeni univerzalni etar; situacija nije poboljšana ni spoznajom da su ovi neuspesi potpuno u skladu sa rezultatima elektromag netne teorije.


Ajnštajnovo tumačenje ograničenosti koja proizlazi iz konačne brzine prostiranja dejstva svih sila uključujući ovde i zračenje, nametnulo se mogućnosti opažanja, a time i primene prostorno vremenskih pojmova, što je dovelo do slobodnijeg načina gledanja na ove ideje, a najupadljiviji izraz ovoga je otkriće relativnosti pojma simultanosti. Kao što znamo, Ajnštajn je, usvajajući ovakav stav, uspeo da otkrije značajne nove veze i van domena elektromagnetne teorije – u svojoj opštoj teoriji relativnosti u kojoj sila gravitacije više ne zauzima posebno mesto među fizičkim pojavama, čime se do neočekivanog stepena približio jedinstvenom opisu prirode, kao idealu klasičnih fizičkih teorija.

Kvantna teorija je nastala usled razvoja atom skih pojmova, koji su tokom poslednjeg veka obezbedili čitavo jedno novo plodno tle primene mehanike I elektromagnetne teorije. Međutim, u godinama neposredno pre početka novog veka, primena ovih teorija na atomske probleme bila je predodređena da otkrije do tada nepoznato ograničenje, koje je svoj izraz našlo u Plankovom otkriću takozvanog kvanta dejstva, čime se individualnim atomskim procesima nameće doza diskontinuiteta prilično strana osnovnim principima klasične fizike, prema kojima se sve promene dešavaju na kontinualan način. Kvant dejstva je sve više postajao nezaobilazan u uređivanju našeg eksperimentalnog znanja o svojstvima atoma.

U isto vreme, pak, korak po korak, bili smo prinuđeni da napustimo uzročni opis ponašanja pojedinačnih atoma u prostoru i vremenu i da se u odnosu na deo prirode ponašamo u skladu sa slobodnim izborom između različitih mogućnosti, od kojih je svaka samo do određenog stepena verovatna. Napori da se formulišu opšti zakoni za ove mogućnosti i verovatnoće, pomoću ograničene primene pojmova klasične teorije, nedavno su, nakon nekoliko faza razvoja, doveli do stvaranja racionalne kvantne mehanike, koja nam omogućava da opišemo veoma širok opseg iskustva, a koju isto tako možemo posmatrati i kao svojevrsno uopštavanje klasičnih fizičkih teorija.

Takođe, postepeno smo došli do potpunog razumevanja unutrašnje veze između odbacivanja uzročnosti u kvantno-mehaničkom opisu i ograničenja koje se pojavljuje kod nemogućnosti razdvajanja pojave i njenog posmatrača, a koje je, opet, uslovljeno nedeljivošću kvanta dejstva. Uzimanje u obzir ove situacije nameće suštinsku promenu našeg odnosa prema principu uzročnosti, kao i prema shvatanju pojma opažanja. Uprkos mnogim neslaganjima, postoji duboka sličnost problema sa kojima se susrećemo u teoriji relativnosti i onih na koje nailazimo u kvantnoj teoriji.


U oba slučaja radi se o uočavanju fizičkih zakona koji leže s onu stranu našeg svakodnevnog 13 iskustva, stvarajući probleme formama opažanja koje uobičajeno koristimo. Uviđamo da su te forme u stvari idealizacije, čija podesnost za uređivanje našeg svakodnevnog iskustva zavisi od praktično beskonačne brzine svetlosti i sićušnosti kvanta dejstva. Ipak, ne smemo zaboraviti da, uprkos njihovoj ograničenosti, mi nikako ne možemo da ih se oslobodimo, te da one boje naš jezik i da njihovim terminima opisujemo čitavo naše iskustvo. Upravo ovakvo stanje stvari daje problemu i filozofsku dimenziju. I dok su rezultati do kojih je teorija relativnosti došla već prihvaćeni u naučnoj svesti, teško da možemo da kažemo da se to u istoj meri odnosi i na one vidove problema znanja koje je osvetlila kvantna teorija.

Kada su od mene zatražili da napišem tekst za Godišnjak univerziteta u Kopenhagenu za 1929. godinu, najpre sam imao nameru da, što je jednostavnije moguće, položim račun o novim otkrićima do kojih se došlo uz pomoć kvantne teorije, polazeći od analize osnovnih pojmova na kojima je zasnovano naše shvatanje prirode. Ipak, prezauzetost drugim dužnostima, kao i teškoće koje su proizašle iz stalnog razvoja pojmova o kojima je trebalo da pišem, nisu mi dozvolili da to i uradim. Predosećajući ove teškoće, odustao sam od ideje da pripremim novo izlaganje i umesto toga sam na danski jezik preveo neke članke koje sam poslednjih godina objavljivao u stranim časopisima, učestvujući u raspravi o problemima kvantne teorije. Ovi članci pripadaju nizu predavanja i radova u kojima sam, s vremena na vreme, nastojao da na dosledan način dam pregled položaja u kom se atomska teorija u datom trenutku nalazila.

Neki prethodni članci iz ovog niza čine na izvestan način osnovu iz koje su nastala tri koja su ovde predstavljena. To se naročito odnosi na predavanje pod naslovom Struktura atoma, koje je decembra 1922. održano u Stokholmu, a koje je kao dodatak objavljeno u časopisu Priroda (Nature). Ovde objavljeni članci, na prvi pogled, izgledaju nezavisni jedan od drugog, međutim, u suštinskom smislu, oni su duboko međusobno povezani po tome što svi govore o najnovijoj fazi razvoja atomske teorije, čija je najistaknutija osobina analiza temeljnih pojmova.

Činjenica da članci prate tok razvoja, pružajući na taj način neposredan uvid u postepeno razjašnjavanje pojmova, verovatno može u izvesnoj meri pomoći da se predmet istraživanja približi onim čitaocima koji ne pripadaju uskom krugu fizičara. U predstojećim beleškama o okolnostima pod kojima su članci nastajali, nastojao sam da, dodajući neke smernice, olakšam opšti pristup sadržaju i da, koliko je to moguće, otklonim nedostatke u izlaganju koji bi širem krugu čitalaca mogli da predstavljaju problem.


Prvi članak je razrada predavanja izloženog na Skandinavskom matematičkom kongresu, održanom u Kopenhagenu avgusta 1925. godine. On iznosi sažeti pregled razvoja kvantne teorije do vremena kada je, Hajzenbergovim radom o kome se govori na kraju članka, u njoj započela nova faza razvoja. Predavanje se bavi primenom mehaničkih pojmova unutar atomske teorije, i prikazuje kako je sređivanje ogromne količine iskustvenih podataka uz pomoć kvantne teorije utrlo put novom prodoru, koji karakteriše stvaranje racionalnih kvantno-mehaničkih metoda. Iznad svega, 15 dotadašnji razvoj je doveo do uvida da je nemoguće dosledno izvesti uzročni opis atomskih pojava.

Izvesna rezigniranost takvim stanjem stvari već je uvrštena u formulisanje, potpuno neracionalno sa tačke gledišta klasičnih teorija, postulata koji se pominju u članku, a na osnovu kojih je autor mogao da primeni kvantnu teoriju na atomske strukture. Činjenica da se sve promene u stanju atoma opisuju, u skladu za zahtevom o nedeljivosti kvanta dejstva, kao individualne promene kod kojih atom prelazi iz jednog takozvanog stacionarnog stanja u drugo, i o kojima se može govoriti samo sa određenim stepenom verovatnoće, mora, s jedne strane, u velikoj meri ograničiti primenu klasičnih teorija.

S druge strane, neophodnost da se korišćenje klasičnih pojmova, kojima, na kraju krajeva, moramo izraziti sve naše iskustvo, proširi i na ovu oblast, dovela je do formulisanja takozvanog principa korespondencije, kao izraza naših nastojanja da klasične pojmove koristimo dajući im prikladnu kvantno-teorijsku reinterpretaciju. Detaljna analiza eksperimentalnih podataka iz ove oblasti pokazala je, međutim, da tada nismo posedovali dovoljno podesna sredstva za sprovođenje strogog opisa koristeći princip korespondencije.

U skladu sa naročitom prilikom zbog koje je predavanje održano, poseban naglasak je u članku stavljen na upotrebu matematike, toliko svojstvenu teorijskoj fizici. Simboličke forme matematičkih izraza nisu ovde samo neizbežne alatke za opis kvantitativnih odnosa, već su u isto vreme suštinska sredstva za osvetljavanje opštih kvalitativnih stanovišta.

Nada izražena u zaključku članka da će se matematička analiza nanovo pokazati sposobnom da pomogne fizici da prevaziđe mnoge teškoće, u međuvremenu se ostvarila iznad svakog očekivanja. Ne samo što je apstraktna algebra odigrala odlučujuću ulogu u formulisanju Hajzenbergove kvantne mehanike, kao što se to u članku i pominje, već je i teorija diferencijalnih jednačina, inače glavno sredstvo klasične fizike, na najširi mogući način našla svoju primenu kod atomskih problema. Polazna tačka ove primene bila je osobena analogija između mehanike i optike, na kojoj je još Hamilton zasnovao svoj veliki doprinos razvoju metoda klasične mehanike.

Značaj ove analogije za kvantnu teoriju prvi je istakao de Brolji koji je, osvrćući se na poznatu Ajnštajnovu teoriju o kvantu svetlosti, poredio kretanje čestica sa širenjem sistema talasa. De Brolji ističe da je ovo poređenje omogućilo da se pravilima kvantizacije za stacionarna stanja atoma dâ jednostavno geometrijsko značenje, kao što se to u članku i spominje. Daljim razvojem ovih razmatranja, Šredinger je uspeo u nameri da kvantno-mehanički problem svede na izračunavanje određene diferencijalne jednačine, takozvane Šredingerove talasne jednačine, čime je obezbedio metod koji je odigrao odlučujuću ulogu u ogromnom razvoju kroz koji je atomska teorija poslednjih godina prošla.


Drugi članak je razrada referata iznetog na međunarodnom kongresu fizičara iz septembra 1927, na stogodišnjicu Voltove smrti, u Komu. Do tog vremena su gore pomenuti kvantno-mehanički metodi dostigli visok stepen razvijenosti, i pokazali se kao plodonosni u mnogim primenama. Ipak, nedoumice u pogledu fizičkog tumačenja ovih metoda su i dalje postojale, što je dovelo do veoma žive 17 rasprave. Naročito je ogroman uspeh Šredingerove talasne jednačine oživeo nade mnogih fizičara da je atomske pojave moguće opisati na način kako se to radi u klasičnoj fizici, bez uvođenja „iracionalnosti“ koje su do tada karakterisale kvantnu teoriju.

Nasuprot ovom gledištu, u članku se ostaje pri stavu da je i sam temeljni princip nedeljivosti kvanta dejstva, sa stanovišta klasične teorije, iracionalan i da kao takav od nas zahteva da napustimo uzročni način opisa te da nas on, zbog sprege pojava i njihovog opažanja, prisiljava da usvojimo novi način opisa nazvan komplementarnim, u tom smislu da svaka primena jednog klasičnog pojma isključuje istovremenu upotrebu drugog koji je takođe neophodan za osvetljavanje određene pojave.

Takođe je istaknuto da se mi sa ovom karakteristikom srećemo čim krenemo u razmatranje pitanja prirode svetlosti i materije. U prvom članku je već bilo naglašeno da se, kod opisa pojave zračenja, suočavamo sa dilemom da li se opredeliti za talasni opis iz elektromagnetne teorije ili za čestični koncept širenja svetlosti iz teorije o svetlosnom kvantu. U vezi sa ovim je i potvrda koju su, u međuvremenu, uz pomoć poznatih eksperimenata refleksije elektrona na metalnim kristalima, dobile de Broljijeve ideje o talasima, a što nas dovodi u sličnu nedoumicu, pošto nije moglo biti govora o napuštanju ideje individualiteta elementarnih čestica; jer isti taj individualitet čini čvrsto jezgro na kome se zasniva sav nedavni razvoj atomske teorije.

Ovaj članak nastoji da pokaže da je svojstvo komplementarnosti od suštinske važnosti za dosledno tumačenje kvantno-teorijskih metoda. Značajan doprinos tom razmatranju dao je nedavno Hajzenberg, koji je ukazao na blisku vezu između ograničene primenljivosti mehaničkih pojmova i činjenice da svako merenje koje nastoji da prati kretanje elementarnih čestica ujedno znači i neizbežno mešanje u sam tok događaja, čime se uvodi neodređenost koju opisuje veličina kvanta dejstva. Ova neodređenost poseduje i izvesno dodatno svojstvo, koje onemogućava istovremenu primenu prostorno-vremenskih pojmova i zakona o održanju energije i momenta, kao osnovama mehaničkog načina opisa.

Da bi se shvatilo, međutim, zašto je uzročni opis ovde neprikladan, od suštinske je važnosti imati na umu da je, kao što je u članku pokazano, veličina poremećaja izazvanog opažanjem nepoznata, pošto se ovo ograničenje odnosi na svaku upotrebu mehaničkih pojmova te se, tako, odnosi kako na samo posmatranje tako i na pojavu koju posmatramo.

Ova okolnost dovodi do toga da svako opažanje ima uticaj na vezu prošlog i budućeg stanja pojave. Kao što je već rečeno, konačna veličina kvanta dejstva onemogućuje da se napravi jasna razlika između pojave i onoga koji je posmatra, a ona (razlika) stoji u osnovi uobičajenog pojma opažanja, čineći time temelj klasičnog pojma kretanja. Imajući ovo na umu, ne izneneđuje činjenica da je fizički sadržaj kvantno-mehaničkih metoda ograničen na formulisanje statističkih pravilnosti u odnosima između rezultata merenja do kojih dolazimo ako uzmemo u obzir različite moguće tokove kretanja pojava.

U članku je naglašeno da simbolički karakter metoda o kojima je reč odgovara u osnovi nevizuelnoj prirodi razmatranog problema. Naročito dobar primer ograničenja nametnutog mogućnosti primene mehaničkih pojmova na ovom mestu jeste upotreba pojma stacionarnih stanja, koja su, kao što je već rečeno, još pre razvoja kvantno-mehaničkih metoda, važila za ključni element primene kvantne teorije na probleme atomske strukture.

Kao što je u članku prikazano, svaka upotreba ovog pojma isključuje mogućnost praćenja kretanja individualnih čestica unutar atoma. Ovde imamo posla sa osobinom komplementarnosti jednakoj onoj koju smo sreli pri razmatranju pitanja prirode svetlosti i materije. Kao što je detaljno opisano, za pojam stacionarnog stanja se može reći da poseduje, unutar svoga polja primene, isto toliko, ili ako neko više voli, isto toliko malo „stvarnosti“ kao i same elementarne čestice.

U oba slučaja bavimo se sredstvima koja nam omogućavaju da na dosledan način osvetlimo suštinske aspekte pojave. Pored toga, kada koristimo pojam stacionarnih stanja, pred nama na poučan način iskrsava neophodnost, svojstvena kvantnoj teoriji, da se obraća pažnja na razgraničavanje pojava i, kao što je navedeno u prvom paragrafu članka, na strogo razlikovanje zatvorenih i otvorenih sistema. Otuda je, kada govorimo o atomima, naročito upadljiv neuspeh uzročnog načina opisa kod razmatranja pojave procesa zračenja.

I dok, posmatrajući kretanje slobodnih čestica, možemo sebi da predstavimo odsustvo uzročnosti tako što ćemo uzeti u obzir nedostatak istovremenog poznavanja fizičkih veličina koje pripadaju klasičnom mehaničkom opisu, ograničena primenljivost klasičnih pojmova je neposredno vidljiva kada posmatramo ponašanje atoma, pošto opis stanja jednog atoma ne sadrži nijedan element koji bi nam nešto rekao o njegovim prelaznim procesima, pa u ovom slučaju možemo govoriti samo o izboru između različitih mogućih ishoda tog procesa.

U vezi sa pitanjem temeljnih svojstava elementarnih čestica, možda bi bilo dobro da pažnju usmerimo na nedavno uvedeni pojam komplementarnosti. Činjenica da je Dirak eksperimentima, koji su do sada objašnjavani pripisivanjem magnetnog momenta elektronima, u svojoj teoriji dao prirodno objašnjenje, o čemu je na kratko bilo reči u poslednjem paragrafu članka, svakako je u skladu sa tvrdnjom da nije moguće detektovati magnetni momenat elektrona u eksperimentima koji se zasnivaju na neposrednom posmatranju njegovog kretanja (kretanja elektrona).



Razlika između slobodnih elektrona i atoma, sa kojom se ovde susrećemo, u vezi je sa činjenicom da merenja magnetnog momenta atoma nalažu napuštanje svih nastojanja da se prati kretanje elementarnih čestica, a što je u skladu sa opštim uslovima koji važe za primenu pojma stacionarnih stanja. Važan zadatak, kog smo se dotakli na samom kraju članka, ispunjenja uopštenog zahteva za relativnošću u okviru kvantne teorije, nije do sada izvršen na zadovoljavajući način.

Gore pomenuta Dirakova teorija, svakako znači ogroman korak u dobrom pravcu, ali u isto vreme izaziva nove teškoće. Njihovo uočavanje, međutim, može dovesti do razvoja novih stanovišta koja će u obzir uzeti duboke probleme koje sa sobom nosi sâmo postojanje elementarnih čestica. I dok se trenutni kvantno-mehanički opisi oslanjaju na reinterpretaciju klasične teorije elektrona na osnovu principa korespondencije, klasične teorije nam ne nude nikakav vodič za razumevanje postojanja samih elementarnih čestica i njihove specifične mase i naelektrisanja.

Moramo, stoga, biti spremni na uvid da će dalje napredovanje u ovom polju zahtevati još snažnije napuštanje svojstava koja smo navikli da zahtevamo od prostorno-vremenskog načina opisivanja, nego što su dosadašnji napadi kvantne teorije na problem atoma to od nas zahtevali, kao i na to da očekujemo nova iznenađenja u polju primene pojmova momenta i energije. Veoma raširena upotreba matematičih simbola, karakteristična za metode kvantne mehanike, otežava sticanje prave slike o lepoti i logičkoj doslednosti koje ovi metodi poseduju, bez ulaženja u matematičke detalje.

Iako sam, prilikom pripreme ovog članka, nastojao da, što je to više moguće, izbegnem korišćenje matematičkih veština, svrha ovog predavanja, održanog pred skupom fizičara, da se otvori rasprava o sadašnjim tendencijama u razvoju kvantne teorije, učinila je da se moralo ići u detalje koji će, bez sumnje, predstavljati teškoće čitaocu koji nije, bar koliko-toliko, upoznat sa predmetom rasprave. Želeo bih, međutim, da istaknem da je tokom čitavog članka naglasak bio stavljen na čisto epistemološki način objašnjenja, što je naročito vidljivo u prvom delu i zaključnim napomenama. U trećem članku, koji je napisan kao doprinos jubilarnoj brošuri objavljenoj juna 1929. radi obeležavanja pedesetogodišnjice od objavljivanja Plankovog doktorata, detaljnije sam se bavio uopštenim filozofskim stanovištima do kojih je došla kvantna teorija.

Delimično uzimajući u obzir žal, toliko često istican, zbog napuštanja strogo uzročnog načina opisa atomskih fenomena, pisac nastoji da pokaže da teškoće koje se tiču naših formi čulnosti, a do kojih u atomskoj teoriji dolazi zbog nedeljivosti kvanta dejstva, mogu da posluže kao poučan podsetnik na opšte uslove koji stoje u temelju čovekovog obrazovanja pojmova.

Nemogućnost da se na uobičajen način napravi razlika između fizičke pojave i njenog opažanja stavlja nas u situaciju, itekako sličnu onoj toliko čestoj u psihologiji, gde nas se stalno podseća na teškoću u razdvajanju subjekta i objekta. Na prvi pogled se može učiniti da ovakav stav u fizici ostavlja mesta za pojavu misticizma koji je u suprotnosti sa duhom prirodne nauke. Ipak, više se u fizici ne možemo nadati da ćemo dostići potpunije i čistije razumevanje bez suočavanja sa teškoćama koje se javljaju pri oblikovanju pojmova i korišćenju sredstava izražavanja, nego što je to slučaj u ostalim oblastima ljudskog istraživanja.

Otuda bi, smatra ovaj autor, bilo pogrešno verovati da bi se teškoće u atomskoj teoriji mogle izbeći ako bismo pojmove klasične fizike zamenili novim pojmovnim oblicima. Svakako da nam, kao što je već naglašeno, spoznaja ograničenosti naših formi čulnosti omogućava da se oslobodimo uobičajenog načina mišljenja i njegovog verbalnog izraza prilikom uređivanja čulnih utisaka. Isto tako je malo verovatno da će osnovni pojmovi klasičnih teorija ikada postati suvišni pri opisu fizičkog iskustva. Ne samo što otkriće nedeljivosti kvanta dejstva, kao i određivanje njegove veličine, zavise od analize merenja zasnovane na klasičnim pojmovima, već njihova stalna primena zapravo omogućava da se simbolizam kvantne teorije dovede u vezu sa iskustvenim podacima.

U isto vreme, međutim, moramo imati na umu da mogućnost za nedvosmislenu primenu ovih temeljnih pojmova zavisi jedino od samodoslednosti klasičnih teorija iz kojih su izvedeni, te da su, stoga, ograničenja koja se nameću prilikom primene ovih pojmova prirodno određena opsegom u kome je, kod našeg prosuđivanja pojava, moguće zanemariti onaj element koji je stran klasičnim teorijama i koga simbolizuje kvant dejstva. Upravo ovako stvari stoje kod stalnih nedoumica u vezi sa svojstvima svetlosti i materije. Jedino se pojmovima klasične elektromagnetne teorije može dati opipljiv sadržaj u odgovorima na pitanja o njihovoj prirodi.

Tačno je da su svetlosni kvant i materijalni talasi od neprocenjive vrednosti za izražavanje statističkih zakona koji se odnose na fenomene kao što su fotoelektrični efekat i interferencija elektronskih zraka. Međutim, ovi fenomeni svakako pripadaju oblasti u kojoj je uzimanje u obzir kvanta dejstva od suštinske važnosti, i u kojoj je nedvosmisleni opis (pojave) nemoguć. Simbolički karakter, u ovom smislu, gore pomenutih lukavstava očigledan je i ako uzmemo u obzir da iscrpan opis elektromagnetnih talasnih polja ne ostavlja mesto za svetlosni kvant kao i da, kada koristimo pojam materijalnog talasa, nikada ne možemo govoriti o potpunom opisu kao što je to slučaj kod klasičnih teorija.


I zaista se, kao što je istaknuto u drugom članku, apsolutna vrednost takozvane faze talasa nikada ne razmatra kad se predstavljaju eksperimentalni rezultati. U vezi sa ovim treba još naglasiti da pojam amplitude verovatnoće kod amplitude funkcije materijalnog talasa jeste deo načina izražavanja koji, iako često pogodan, nikada ne može pretendovati na posedovanje opšte valjanosti. Kao što je već rečeno, samo se uz pomoć klasičnih pojmova rezultatima posmatranja može dati nedvosmisleno značenje.

Mi ćemo, otuda, uvek imati posla sa razmatranjem stepena verovatnosti ishoda eksperimenata, koji mogu biti opisani ovim pojmovima. Sledi da će upotreba simboličkih sredstava u svakom pojedinačnom slučaju zavisiti od okolnosti vezanih za određenu situaciju. Dakle, ono što kvantno-teorijski opis čini izuzetnim jeste zahtev da, u cilju izbegavanja kvanta dejstva, moramo koristiti odvojene eksperimentalne situacije kako bi dobili tačno merenje različitih veličina, čije bi istovremeno poznavanje bilo neophodno za potpuni opis zasnovan na klasičnim teorijama, te da ovi eksperimentalni rezultati ne mogu biti zamenjeni ponavljanjem merenja.

Zapravo, nedeljivost kvanta dejstva zahteva da se, kada god se pojedinačni rezultat merenja nastoji opisati klasičnim pojmovima, u obzir uzme uzajamno dejstvo između objekta i sredstava posmatranja. To podrazumeva da svako naredno merenje u određenom stepenu ono prethodno lišava njegovog značaja za predviđanje budućeg toka događanja. Očigledno je da ove činjenice ne samo što postavljaju ograničenje opsegu informacija do kojih merenjem možemo da dođemo, već i značenja koje te informacije za nas mogu da imaju.

Ovde se u novom svetlu pojavljuje stara istina da u našem opisu prirode cilj nije da otkrijemo pravu suštinu pojave, već samo da, koliko je to moguće, osvetlimo odnose među mnogim aspektima našeg iskustva. Procenu teškoća na koje nailazimo u pokušaju da steknemo pravilan utisak o sadržaju kvantne teorije i njenog odnosa prema klasičnim teorijama moramo vršiti na drugi način. Kao što je već naglašeno u raspravi o drugom članku, ta se pitanja mogu potpuno osvetliti jedino pojmovima matematičkog simbolizma, koji je i omogućio da se kvantna teorija formuliše kao stroga reinterpretacija klasičnih teorija, zasnovana na principu korenspondencije. Imajući u vidu uzajamnu usklađenost, karakterističnu za upotrebu klasičnih pojmova u simbolizmu, pisac je u ovom članku radije koristio pojam reciprocitet nego komplementarnost, koji je u prethodnom članku služio da označi odnos uzajamnog isključivanja, karakterističnog za primenu različitih klasičnih pojmova i ideja u kvantnoj teoriji.

U međuvremenu sam, podstaknut raspravama koje su usledile, uvideo da ovaj prvi termin može da nas dovede u zabludu jer se reč reciprocitet često koristi u klasičnim teorijama i tamo ima potpuno drugo značenje. Izraz komplementarnost, koji se već odomaćio u upotrebi, verovatno je prikladniji da nas podseti na činjenicu da upravo kombinacija karakteristika koje su u klasičnom opisu ujedinjene a u kvantnom razdvojene, na kraju krajeva, omogućava da ovaj poslednji smatramo prirodnim uopštavanjem klasičnih teorija.

Štaviše, cilj ovakvog tehničkog termina je da se, koliko je to moguće, izbegne ponavljanje opšteg prigovora, te da nas neprestano opominje na teškoće koje, kao što je već rečeno, proizlaze iz činjenice da sve naše svakodnevno izražavanje nosi pečat uobičajenih formi čulnosti, sa čijeg je stanovišta postojanje kvanta dejstva iracionalnost. Kao posledica ovakvog stanja stvari čak i reči kao što su biti i znati gube svoje nedvosmisleno značenje. U vezi sa tim, interesantan primer dvosmislenosti u našoj upotrebi jezika nalazimo u tvrdnji koja se koristi da bi se ukazalo na izostanak 26 uzročnog načina opisivanja, naime, kada se govori o slobodnom izboru u prirodi. Strogo govoreći, ovakva tvrdnja zahteva zamisao o nekom spoljašnjem izbiraču, čije je postojanje osporeno samim tim što koristimo pojam prirode.

Ovde nailazimo na jedno od bitnih svojstava opšteg problema znanja, i moramo biti svesni da ćemo, po prirodi stvari, uvek poslednje utočište nalaziti u slici reči, u kojoj one nisu dalje analizirane. Kao što je u članku naglašeno, uvek moramo imati na umu da priroda naše svesti, u svim oblastima znanja, uspostavlja komplementarni odnos između analize pojma i njegove neposredne primene. Upućivanje na pojedine psihološke probleme sa kraja članka ima dvostruku namenu. Analogije sa nekim od bitnih karakteristika kvantne teorije, izlaganim uz pomoć psiholoških zakona, možda nam neće mnogo pomoći da se priviknemo na novonastalu situaciju u fizici, ali verovatno nije preambiciozno očekivati da će lekcije koje smo naučili istražujući znatno jednostavnije fizičke probleme, biti od koristi u našim naporima da steknemo jednu sveobuhvatnu sliku suptilnijih, psiholoških pitanja.

Kao što je u članku već istaknuto, piscu je jasno da se za sada moramo zadovoljiti sa manje ili više prikladnim analogijama. Ipak, moguće je i da se iza ovih analogija krije ne samo sličnost kada je u pitanju epistemološki aspekt, već da se u osnovi temeljnih bioloških problema, koji su u neposrednoj vezi sa obe strane, može otkriti daleko dublja veza. Iako još uvek nismo u prilici da tvrdimo da je kvantna teorija suštinski doprinela osvetljavanju tih problema, mnogo toga ukazuje na činjenicu da se u ovoj oblasti bavimo pitanjima koja su veoma bliska krugu ideja kvantne teorije. Dakako su živi organizmi najpre karakteristični po tome što su jedinke, oštro odvojene od spoljnog sveta, i što imaju sposobnost reagovanja na spoljašnje stimulanse.

Vrlo je sugestivno da je ova sposobnost, bar što se čula vida tiče, razvijena do krajnjih granica koje određuje fizika; jer, kao što smo često napominjali, za reakciju čula vida dovoljno je samo nekoliko svetlosnih kvanta. U svakom slučaju, očigledno je da je otvoreno pitanje da li su informacije koje smo sakupili proučavajući atomske pojave dovoljna osnova da se prione na rešavanje problema živih organizama, ili iza zagonetke života skriven leži još neistraženi aspekt epistemologije. Bilo da je u ovom području moguće postići napredak ili ne, imamo, kao što smo istakli na kraju članka, razloga da se radujemo što smo se, u relativno objektivnoj oblasti fizike, odakle su emocionalne konotacije proterane u zapećak, sreli sa problemima koji su u stanju da nas iznova podsete na opšte uslove koji stoje iza sveg ljudskog razumevanja, a koji su od pamtiveka privlačili pažnju filozofa.

Addendum (1931)

Četvrti članak, koji je u stvari razrada predavanja održanog na skupu skandinavskih proučavalaca prirode 1929. godine, u bliskoj je vezi sa ostala tri, pošto nastoji da dâ pregled položaja atomske teorije u opisu prirode. Bliže rečeno, želja mi je bila da naglasim da nam je, uprkos velikom uspehu koje je imalo otkriće kamena temeljca atoma – otkriće koje zavisi od primene klasičnih pojmova – razvoj atomske teorije u prvom redu doneo uočavanje zakona koji ne mogu biti podvedeni pod okvir koji čine naši uobičajeni načini opažanja. Kao što je gore već naglašeno, lekcija koju smo naučili otkrićem kvanta dejstva otvara za nas nove perspektive koje će, možda, u budućnosti biti od odlučujuće važnosti, naročito u raspravama o mestu živih organizama u našoj slici sveta. Ukoliko, u skladu sa uobičajenom praksom, o mašini govorimo kao o neživom telu, to znači da možemo dati opis njenog funkcionisanja uz pomoć pojmova klasične mehanike, što je za ovaj cilj dovoljno.

Ipak, u svetlu skorašnjeg otkrića nedovoljnosti klasičnih pojmova u oblasti atomske teorije, ovo obeležje neživotnosti više nije prikladno kada su atomske pojave u pitanju. I pored toga, čak ni kvantna mehanika ne može dovoljno da se odvoji od načina opisa klasične mehanike, da bi u potpunosti ovladala zakonima karakterističnim za žive organizme. U vezi sa ovim, pak, treba podsetiti da ne samo što nas istraživanje prirodnih pojava vodi, kako je to u članku naglašeno, u onu oblast atomske teorije gde idealni slučaj jasnog razdvajanja između pojave i njenog opažanja pada u vodu, već se analizi fenomena života fizičkim pojmovima nameće i bitno ograničenje, jer ova interakcija, koja sa stanovišta atomske teorije jeste neophodnost, uslovljava smrt organizma koji se posmatra.

Drugim rečima: stroga primena pojmova koji se koriste kod opisa nežive prirode, treba da stoji u odnosu isključivanja sa razmatranjem zakona fenomena života. Na isti način, pošto je karakterističnu stabilnost atomskih svojstava u vremenu i prostoru jedino i moguće objasniti na osnovu temeljne komplementarnosti između primenljivosti pojma atomskih stanja i koordinacije atomskih čestica, možda su i osobenosti fenomena života, a naročito samouravnoteženje organizma, neodvojivo povezani sa principijelnom nemogućnošću detaljne analize fizičkih uslova pod kojima se život odvija.


Ukratko, može se reći da se kvantna mehanika bavi statističkim ponašanjem određenog broja atoma u strogo kontrolisanim spoljašnjim uslovima, dok je u isto vreme u nemogućnosti da pojmovima karakterističnim za atomske pojave definiše stanje živih organizama; u stvari, zahvaljujući metabolizmu organizma, nije čak moguće ni ustanoviti koji atomi zapravo pripadaju živoj jedinki. Imajući ovo u vidu, oblast statističke kvantne mehanike zauzima središnje mesto između oblasti primenljivosti idealizovanog uzročnog prostor-vremenskog načina opisivanja i biologije koju karakterišu teleološki argumenti.

Iako, na način kako je to gore izloženo, ovde imamo posla samo sa fizičkim vidom problema, možda bi bilo prikladno uspostaviti i osnovu za uređenje psihičkog vida života. Kao što je u trećem članku objašnjeno, neizbežni uticaj introspekcije na sve psihičko iskustvo, koje karakteriše osećaj htenja, pokazuje zapanjujuću sličnost sa uslovima koji su odgovorni za neuspeh uzročnog opisa kod analize atomskih pojava.

Iznad svega, tamo se kaže da suštinska istančanost našeg objašnjenja, u osnovi zasnovanog na fizičkoj uzročnosti, psihoizičkog paralelizma, proizlazi iz našeg razmatranja nepredvidljivih promena psihičkog iskustva kod svakog pokušaja objektivnog traganja za propratnim fizičkim procesom u centralnom nervnom sistemu. Imajući ovo u vidu, međutim, ne smemo zaboraviti da, povezujući psihičke i fizičke vidove postojanja, u stvari imamo posla sa posebnim odnosom komplementarnosti koji je nemoguće istinski shvatiti jednostranom primenom bilo fizičkih ili psiholoških zakona.

Jedna od najvažnijih lekcija koje smo naučili iz atomske teorije jeste da je izvesno da samo odricanjem od ovakve prakse možemo doći do razumevanja, u onom smislu kako je to opisano u četvrtom članku, harmonije koju doživljavamo kao slobodnu volju i analiziramo uz pomoć uzročnosti.


Izvor