Долгое время думали, что система понятий, характерная для классической физики, дает нам надлежащее орудие для описания всех физических явлений, и ее считали пригодной для развития и использования атомистических идей. Конечно, для систем, состоящих, подобно обыкновенным телам, из огромного числа составных частей, не могло быть и речи об исчерпывающем описании состояния системы. Тем не менее оказалось возможным, не отказываясь от детерминистического идеала, вывести на основе принципов классической механики статистические закономерности, отражающие многие из свойств материальных тел. Несмотря на то, что законы движения механики допускают полное обращение хода каждого отдельного процесса, было получено исчерпывающее объяснение характерного свойства необратимости тепловых явлений; объяснение это заключается в статистическом равновесии энергии, наступающем в результате взаимодействия между молекулами. Это крупное расширение области применения механики еще сильнее подчеркнуло необходимость атомистических идей для описания природы и впервые дало возможность подсчитать число атомов в веществе.
Однако с выяснением основ, на которые опираются законы термодинамики, открылся и путь к установлению свойства цельности атомных процессов, — свойства, далеко выходящего за пределы старого учения об ограниченной делимости материи. Хорошо известно, что детальный анализ теплового излучения оказался проверкой применимости классических физических идей. Открытие электромагнитных волн уже дало основу для понимания распространения света и объяснило многие из оптических свойств веществ; но при попытках применить эти идеи к лучистому равновесию возникли непреодолимые трудности. Существенно то, что рассуждения здесь были основаны на общих принципах и не зависели от специальных предположений относительно состава веществ. Это обстоятельство и привело Планка к открытию в первом году этого столетия универсального кванта действия. Открытие Планка ясно показало, что классическое физическое описание является идеализацией и имеет ограниченную применимость. В явлениях обычного масштаба величины размерности действия так велики по сравнению с квантом, что его можно не включать в рассмотрение. Однако в собственно квантовых процессах мы встречаем закономерности, совершенно чуждые механистическому пониманию природы и не поддающиеся наглядному детерминистическому описанию.
Задача, поставленная перед физиками открытием Планка, была огромна. Требовалось при помощи тщательного анализа предпосылок, на которых основано применение наших самых элементарных понятий, расчистить место для кванта действия в рациональном обобщении классического физического описания. В течение всего времени развития квантовой физики, принесшей так много неожиданного, нам не раз пришлось вспомнить о трудности ориентироваться в области опытных фактов, не похожих на те, для описания которых приспособлены наши способы выражения. Широкое и интенсивное сотрудничество физиков многих стран способствовало быстрым успехам; разнообразие их подхода к данной проблеме оказалось очень плодотворным и помогло сфокусировать ее более резко. Здесь, конечно, невозможно было бы остановиться более подробно на том, что внес каждый из физиков; но в качестве фона для дальнейших рассуждений я напомню вам вкратце некоторые из главных особенностей этого развития.
В то время как Планк осторожно ограничился статистическими аргументами и подчеркивал затруднительность отказа от классических принципов детального описания природы, Эйнштейн смело указал на необходимость принимать во внимание квант действия в индивидуальных атомных явлениях. В тот же год, когда он так гармонично достроил здание классической физики, установив теорию относительности, он сделал еще одно открытие. Эйнштейн показал, что для описания наблюдений над фотоэлектрическим эффектом необходимо предположить, что передача энергии к каждому вырванному из вещества электрону соответствует поглощению так называемого кванта излучения. Так как идея о волнах необходима для объяснения распространения света, то не могло быть и речи о том, чтобы просто заменить ее корпускулярными представлениями. Поэтому ученые здесь встретились со своеобразной дилеммой, для разрешения которой требовался тщательный анализ области применимости наглядных представлений.