◄ К оглавлению                                                 

 

Макс Борн

 

Физика и метафизика

 

Предмет, о котором я хочу говорить, лежит на гра­нице между двумя областями исследования, поэтому вполне логично думать, что я знаком с ними обеими. Впрочем, хотя я и чувствую себя на довольно твердой почве, когда дело касается физики, я никак не могу назвать себя большим знатоком того, что обычно рас­сматривается в книгах и лекциях под именем метафизики. Все, что я знаю об этом предмете, предста­вляет собой более или менее ясные воспоминания, со­хранившиеся от студенческих лет, время от времени освежаемые чтением книг. Но долгие годы пренебре­жения не сгладили в моей памяти то глубокое впечат­ление, которое в пору моей юности произвел на меня рассказ о том, что люди издавна пытались ответить на самые жгучие вопросы человеческого разума: о конеч­ном смысле существования, о мире в целом и нашем месте в нем, о жизни и смерти, истине и заблуждении, добродетели и пороке, о боге и вечности. Но столь же глубоко, как и впечатление о значимости этих проблем, сохранилось воспоминание о тщетности усилий их раз­решить. Здесь как будто бы нет того постоянного про­гресса, какой мы наблюдаем в специальных науках. По­добно многим другим, я потерял интерес к философии, найдя удовлетворение в узкой области, где проблемы действительно могут решаться по-настоящему. Но при­ближаясь к старости, я опять, подобно многим дру­гим, творческие силы которых на исходе, почувство­вал потребность подвести итог результатам научного искания, в котором я в течение многих десятилетий принимал небольшое участие. А это неизбежным образом вновь возвращает к тем вечным вопросам, кото­рые носят название «метафизики».

Позвольте процитировать вам определения мета­физики, взятые у двух современных философов. Со­гласно Вильяму Джемсу, «метафизика – это необы­чайно упорное стремление мыслить ясным образом». Бертран Рассел пишет: «Метафизика, или попытка охватить мир как целое посредством мышления».

Эти формулировки подчеркивают две главные сто­роны метафизики: одна – метод (обязательная ясность мышления), другая – предмет изучения (мир как це­лое). Но всегда ли стремление мыслить ясным образом означает метафизику? Любой естествоиспытатель, лю­бой историк, филолог и даже любой теолог претендует на то, что он мыслит ясным образом. С другой стороны, мир как целое – это предмет не только чудовищно огромный, но и, вероятно, не замкнутый, в нем в ка­ждый момент представляется возможность новых от­крытий, а это значит: мир – объект неисчерпанный и, вероятно, вообще неисчерпаемый до конца, короче го­воря, мир, который мы знаем, никогда не включает в себя все. К этому вопросу я еще вернусь в конце лекции.

Я предлагаю употреблять слово «метафизика» в бо­лее скромном значении – как в отношении метода, так и предмета, – а именно как «исследование общих черт структуры мира и наших методов проникновения в эту структуру». Мне особенно хотелось бы рассмотреть во­прос о том, внесла ли физика что-либо существенное в эту проблему. Как все мы знаем, прогресс физики за последние годы был изумителен, так что за полвека моей научной деятельности физическая картина мира изменилась коренным образом. Между тем методы ис­следования физика по существу всегда оставались од­ними и теми же: он ставит эксперимент, наблюдает регулярность, формулирует это в математических зако­нах, предсказывает новые явления на основе этих зако­нов, объединяет различные эмпирические законы в связ­ные теории, удовлетворяющие нашу потребность в гар­монии и логической красоте, и наконец вновь проверяет эти теории посредством научного предвидения. Эти успешные предсказания являются высшими достиже­ниями теоретической физики, как об этом говорят открытия волн де Бройля, позитронов Дирака, мезонов Юкавы и многие другие открытия, свидетелями которых мы были.

Способность делать предсказания – это главное до­стоинство физики. Оно основывается на принципе при­чинности, который в наиболее общей форме означает признание неизменных законов природы. Однако ши­роко известно, что современная физика поставила этот принцип под сомнение. Это – первое метафизическое понятие, по поводу которого я хотел бы сделать неко­торые замечания. С этим метафизическим понятием тесно связано понятие реальности. Скептическое отно­шение к принципу причинности раньше всех возникло в атомной физике, где объекты нашего восприятия не непосредственно воздействуют на наши чувства, а только опосредованно, через более или менее сложные при­боры. Первичные объекты физики – это частицы, силы, поля и т. д. Какого же рода реальность мы можем им приписать? Это приводит к постановке более общего вопроса об отношении между субъектом и объектом, о существовании объективного, физического мира не­зависимо от наблюдателя, а значит, возвращает нас опять к проблеме Рассела – действительно ли воз­можно представление о мире как целом.

Отношение причины и действия применяется в по­вседневной жизни в двух различных смыслах, что можно разъяснить на примере двух следующих сужде­ний: «Капиталистическая система является причиной экономических кризисов» и «Экономический кризис 1930 года был вызван паникой на нью-йоркской бирже». Первое суждение содержит общее правило, или закон, не зависящий от времени; другое разъясняет, что опре­деленное событие во времени является необходимым следствием другого определенного события. Общим для обоих случаев является содержащаяся в них идея не­обходимости, это – несколько таинственное понятие, ко­торое я не в состоянии анализировать дальше и которое я склонен рассматривать как метафизическое понятие. Классическая физика узаконила вторую форму причин­ности – как необходимую последовательность во вре­мени. Это произошло благодаря открытию Галилеем и Ньютоном основных законов механики. Эти законы по­зволяют предсказывать будущие события на основе предшествующих, и наоборот. Другими словами, эти законы детерминистичны. Мир, если бы он подчинялся только им, был бы гигантской машиной. Полное знание положения в данный момент времени определяло бы положение в любой другой момент времени. Этот вид детерминизма рассматривался физиками прошлого столетия как единственное разумное истолкование при­чинности, а применяя его, как они хвастливо заявляли, они избавляют физику от последних остатков метафизи­ческого мышления.

Теперь мне кажется, что это отождествление детер­минизма с причинностью было произвольным и внесло только путаницу. Есть такие детерминистические отно­шения, которые не являются в то же время причинными, например каждое расписание или программа спектакля.

Взять такой совершенно банальный пример: на основе программы варьете можно предсказать последо­вательность действий, но было бы трудно утверждать, что акробаты в сцене № 15 вызвали любовную сцену № 6. Назад к науке! Птолемеева система мира была детерминистической, но не каузальной интерпретацией. То же можно сказать об окружностях Коперника и эл­липсах Кеплера. Они являлись, говоря обычным языком науки, формами кинематического описания, но отнюдь не каузальными объяснениями, потому что в них не ука­зывается никакой причины явлений, кроме конечной причины – воли творца. Позднее возникают динамиче­ские теории Галилея и Ньютона. Если строго придержи­ваться того, что единственной целью теории является детерминистическое предсказание, то прогресс, достиг­нутый введением динамики в астрономию, можно усмо­треть единственно лишь в значительном сокращении числа законов и упрощении их. Когда я пятьдесят лет назад обучался в Германии, эта точка зрения была пре­обладающей в формулировке, данной ей Кирхгоффом: цель исследования природы состоит в сжатом описа­нии процессов. И до сих пор она еще широко распро­странена.

Но я думаю, открытие механики имело гораздо бо­лее фундаментальное значение. Галилей показал, что определенная величина, связанная с падением тела, а именно его ускорение, зависит не от тела и его ско­рости, а только от его положения относительно Земли.

То же самое Ньютон показал для планет, где ускорение зависит только от расстояния планеты от солнца. Все это представляется мне чем-то большим, чем только краткое и умелое описание фактов. Это означало вве­дение количественного выражения для причинно-след­ственной связи в ее наиболее общей форме – через по­нятие силы. Тем самым была выдвинута идея, чуждая прежним кинематическим теориям, что один ряд дан­ных (в нашем примере: положения) «вызван» другим рядом данных (в нашем примере: ускорениями). Слово «вызван» как раз и означает «детерминирован количе­ственно», а закон силы детально выражает, как дей­ствие зависит от причины.

Такое толкование законов механики согласуется с по­вседневной практикой естествоиспытателя. Вначале раз­рабатывается план эксперимента, то есть создаются опре­деленные условия для наблюдения; затем наблюдается действие, иногда спустя какой-то отрезок времени, но чаще всего все время, пока сохраняются условия. Дей­ствительным объектом науки как раз и является вневре­менное отношение между наблюдаемым и условиями наблюдения (прибор). Я думаю, что именно в этом и состоит настоящий смысл принципа причинности в от­личие от детерминизма, который выражает частное и почти случайное свойство законов механики (которое осуществляется благодаря тому, что здесь включаются такие величины, как ускорения, то есть производные от времени).

Если посмотреть с этой точки зрения на развитие физики за последние несколько столетий (что я попы­тался сделать в моих вейфлитских лекциях, которые были недавно мною опубликованы под заголовком «На­туральная философия причины и случая» – «Natural Philosophy of Cause and Chance»), то напрашивается сле­дующий вывод.

В своей повседневной практике физика использует как раз это понятие вневременной причинно-следствен­ной связи, а в теоретической интерпретации применяет другое понятие. Теория считает причинность равноцен­ной детерминизму, а поскольку детерминистическая фор­ма механических законов – опытно установленный факт, то это истолкование превозносилось как огромное дости­жение в деле избавления от туманных метафизических понятий. Но, между прочим, эти понятия обладают уди­вительной способностью к самоутверждению. Причин­ность в ее повседневном хождении обладает двумя при­знаками, которые в целях краткости я назову принци­пами смежности и последовательности. Первый принцип гласит, что тела могут воздействовать только на близле­жащие тела или через цепь соприкасающихся тел; со­гласно второму принципу, причина должна предшество­вать следствию, если только они в данной ситуации не одновременны.

Оба эти принципа ньютоновской механикой нару­шаются, так как гравитационная сила передается на лю­бое расстояние в пустом пространстве и так как законы движения связывают две конфигурации, относящиеся к различным временам, совершенно симметричным и обратимым образом. Все развитие классической физики можно рассматривать как борьбу за восстановление этих двух главных черт причины и следствия. Тенден­цию к математической формулировке близкодействия развивали Коши и другие, распространяя механику на непрерывные среды. Идея близкодействия играла руко­водящую роль в работах Фарадея по электричеству и магнетизму, а Максвелла привела к представлению о си­ловом поле, которое распространяется с конечной ско­ростью. Это было вскоре подтверждено Герцем благо­даря открытию электромагнитных волн. Наконец, законы движения Ньютона были приведены в соответствие с близкодействием через релятивистскую теорию грави­тационного поля Эйнштейна. В настоящее время не­мыслима ни одна теория взаимодействия, которая от­вергала бы этот принцип.

История принципа последовательности гораздо слож­нее и имеет печальный исход. Было затрачено много уси­лий, прежде чем было установлено, что различие между прошедшим и будущим в физике связано с необрати­мостью тепловых явлений, и прежде чем этот результат был согласован с фактом обратимости в механике, что было сделано благодаря развитию атомистики и стати­стических методов. Я считаю, что этот результат, содер­жащийся в трудах Максвелла, Больцмана, Гиббса и Эйнштейна, является одним из величайших достижений науки вообще. Детерминистическая трактовка причин­ности могла еще сохраниться в силе для мира атомов и, однако наблюдаемая справедливость принципа последо­вательности могла пониматься как эффект статистиче­ского закона больших чисел. Между тем эта интерпрета­ция заключала в себе зародыш будущего саморазруше­ния одной из его основ. Она освобождала путь для изуче­ния атомного мира, которое в конце концов обнаружило, что предположение о справедливости ньютоновской ме­ханики для микромира неверно. Новая квантовая меха­ника не допускает детерминистического истолкования, а так как классическая физика отождествила причин­ность с детерминизмом, то казалось, что каузальному объяснению природы пришел конец.

Я никоим образом не разделяю этого взгляда. В ди­скуссиях между учеными он не имеет значения, по­скольку последние хорошо знают, о чем они говорят; но он опасен, если исходят из него при изложении послед­них достижений науки в популярной форме. Крайности всегда вредны. Детерминистско-механистические взгляды высказывает философия, которая закрывает глаза на самые очевидные факты опыта. Но философия, отвергаю­щая вместе с детерминизмом и каузальность, кажется мне столь же абсурдной. Я думаю, что можно дать ра­зумное определение причинно-следственной связи (я уже касался его выше), согласно которому данная ситуация зависит от другой (безотносительно к времени), и эта зависимость описывается количественными законами.

Я покажу теперь, что это положение остается еще справедливым и для квантовой механики, несмотря на ее индетерминистский характер. Кажущаяся утрата компенсируется другим фундаментальным принципом, так называемым принципом дополнительности, который имеет огромное философское и практическое значение. Появлением этого нового понятия мы обязаны Нильсу Бору, великому датскому физику, который был одним из лидеров, разрабатывающих квантовую механику, и не только ее собственно физические аспекты, но и ее фило­софские проблемы.

<…> Если только какой-либо процесс можно будет разложить на периодические со­ставляющие с определенными периодами во времени и в пространстве, то есть с определенными v и k, его эф­фект всегда скажется на движении частиц в форме пере­носа энергии и импульса, согласно этому закону. Это опытный факт, и бесспорность его должна быть принята, прежде чем можно будет подробно обсуждать его след­ствия.

Правда, сам факт оказался настолько чрезвычайно странным, что прошло много лет, прежде чем физики смогли его хорошо осмыслить. Сам Нильс Бор для опи­сания новой черты физического мира, открытой Планком, употреблял выражение «иррациональная». Почему ир­рациональная? Потому что энергия и импульс частицы, согласно их определению, относятся к крайне малой об­ласти пространства, практически к точке, в то время как частота и волновое число, опять-таки по определению, относятся к крайне большой, практически бесконечной протяженности пространства и времени. Это последнее обстоятельство может показаться не столь очевидным, как первое. Когда говорят: «Я отчетливо слышу данный тон, издаваемый струной фортепьяно» (хотя он и испол­няется предельно стаккато, отрывочно), то практически это правильно, ибо наше ухо не является настолько чув­ствительным аппаратом, чтобы уловить незначительные искажения. Но любой инженер по радиосвязи очень хо­рошо знает, что благодаря стаккато возникает искаже­ние. Тон, который длится только короткое время сравни­тельно с периодом его колебаний, перестает быть чистым тоном и сопровождается другими тонами с частотами, которые располагаются в небольшом интервале Av во­круг основного тона. Если длительность тона сокращает­ся, этот интервал становится все шире, пока, наконец, вообще перестает слышаться какой-либо определенный тон, а слышится только шум, треск. <…>

Таким образом, новая механика является по суще­ству статистической и, что касается распределения ча­стиц, полностью индетерминистической. И все же, как это ни странно, она сохранила известное сходство с клас­сической механикой <…>. Поэтому мы имеем здесь парадоксальную ситуацию: для таких физи­ческих объектов, как малые частицы, детерминизм не сохраняется, но зато он сохраняется для вероятности их появления. <…> Дру­гими словами, предсказание – пусть даже одних только вероятностей – возможно только с учетом всей ситуации в целом, а также применяемого прибора. Прежде надо решить, какую характеристику собираешься исследо­вать, и уж в соответствии с этим конструировать при­бор. Тогда станет возможным предсказать такой резуль­тат, как вероятность появления частиц при условиях эксперимента. Это находится в полном согласии с тем значением причинности, которое я предложил раньше. Здесь постулируется метафизическое понятие необходи­мости, несводимое к другим понятиям, по отношению к двум различным типам вещей, и это является харак­терной чертой научного подхода к миру.

Подводя итог, можно сказать, что в то время как классическая физика исходит из того, что явления приро­ды протекают независимо от факта наблюдения и могут быть описаны без учета самого процесса наблюдения, квантовая механика утверждает, что описать и предска­зать какое-либо явление можно лишь в связи со строго определенным способом наблюдения или установкой при­бора. Конечно, для наблюдения одного и того же класса явлений можно использовать разные приборы. Распро­странение света можно изучать, например, с помощью призм и кристаллических решеток, фотографических пластинок и счетчиков Гейгера. Но если с точки зрения квантовой механики каждую установку следует учиты­вать в отдельности, то что же тогда будет являться их общей чертой? Так, например, с помощью одной уста­новки мы можем определить распределение электронов в пространстве, с помощью других – распределение энергии, но как мы можем знать, исчерпали ли мы все возможности и когда мы их исчерпаем?

Этот вопрос был детально исследован Нильсом Бором в его «принципе дополнительности». Правда, он излагает свои идеи несколько по-другому. На простых примерах он пытается показать, как можно интуитивно понять цельность экспериментальной ситуации и вместе с тем взаимную исключаемость и дополнительность двух таких ситуаций. При этом он использует только прин­цип неопределенности в его простейшей форме. Я пола­гаю, что толчком к решению этой задачи, потребовавшей от него большой изобретательности и затраты усилий, послужила та трагическая ситуация, что философская позиция, занятая им и представляемая здесь мною, а также разделяемая физиками-атомниками всего мира, не получила одобрения со стороны как раз тех ученых, которые внесли наибольший вклад в развитие квантовой теории, – со стороны Планка и Эйнштейна. Планк всег­да с осторожностью относился к революционным выво­дам, которые следовали из его собственного открытия. Но Эйнштейн шел дальше, он не раз предпринимал по­пытки доказать на простых примерах ошибочность от­каза как от детерминизма, так и от традиционного поня­тия объективной реальности явлений природы. Именно эти примеры были в свое время исследованы Бором в сотрудничестве с профессором Розенфельдом.

В каждом отдельном случае возражения Эйнштейна были опровергнуты посредством тонкого анализа экспе­риментальной ситуации. Суть здесь состоит в том, что прибор, как следует из его определения, – это физиче­ская система, структуру которой можно описать, поль­зуясь обычным языком, и которая действует по законам классической механики. В самом деле, это – единствен­ный путь, посредством которого мы можем объясняться друг с другом об этой системе. Например, каждое опре­деление местоположения требует жесткой системы от­счета, а для каждого измерения времени нужны механи­ческие часы, между тем для определения энергии, наобо­рот, требуется устранить жесткость и механическую связь, заменив их свободно движущейся частью прибора, к которой можно будет применить законы сохранения. И Бор показывает, что эти два типа установок прибора взаимно исключают и дополняют друг друга в точном соответствии с результатами теории. Если вы применяете диафрагму с отверстием для определения координаты проходящей через него частицы, то надо, чтобы диафраг­ма была жестко связана с прибором. Но если мы хотим знать, действительно ли частица прошла через отверстие, то мы должны ту часть аппарата, которая регистри­рует прохождение частицы, сделать подвижной, чтобы могла происходить отдача. Добиться того и другого одновременно невозможно. Учитывая эту дополнитель­ность, можно описывать эксперименты без противоре­чий.

Иногда это бывает совсем не легко сделать. Я не могу в связи с этим не рассказать об одном эксперименте, предложенном Эйнштейном на Сольвеевском съезде в 1930 году с целью доказать возможность одновременно­го определения точного времени атомного явления и из­менения энергии, используя при этом зависимость Е = = тс2, полученную из теории относительности. Чтобы найти значение энергии Е, надо просто путем взвешива­ния определить массу т. Допустим, какое-то излучение заключено в камере с затвором, который приводится в действие часовым механизмом, помещенным внутри ка­меры, и может пропускать определенное количество энер­гии – один или несколько фотонов – в момент времени, фиксируемый с любой желательной точностью. Более то­го, вы можете взвесить камеру до и после этого и таким образом измерить количество высвобожденной энергии с любой желаемой точностью, что противоречит требо­ванию квантовой механики о невозможности одновремен­но точного измерения времени и энергии. Казалось, это было серьезным возражением Бору. Ответ Бора сводил­ся к следующему. Испускание энергии эквивалентно из­менению веса, а значит, и смещению коромысла весов, которое должно быть компенсировано. Но при этом сме­щение в гравитационном поле земли вызывает изменение хода часов. Все эти эффекты могут быть определены в пределах точности, которые зависят друг от друга, и приводят к выводу, что метод доказательства Эйнштейна недействителен. <…>

Другие аналогичные примеры вы можете найти в гиффордских лекциях Бора. Обстоятельное изложение этих проблем можно найти в книге «Альберт Эйнштейн – как философ и ученый», в которой помещены статьи ряда философов и физиков-теоретиков о разных сторонах творчества Эйнштейна, в том числе статья Нильса Бора и моя. Сборник открывает научная автобиография Эйн­штейна и заключает обобщающая статья, в которой он дает ответ на критику, содержащуюся в предыдущих статьях. Это в высшей степени захватывающе, но при всем уважении к этому великому физику я никак не мо­гу согласиться с его доводами против философии кван­товой физики. Основные моменты этих возражений раз­бираются в статье Бора; в ней он блестяще описал ряд дискуссий, которые он вел с Эйнштейном. Но последний упорно стоит на своих позициях, заявляя, что он лично твердо убежден в том, что современная теория, несмотря на ее логическую последовательность, все же представ­ляет собой неполное описание физических систем. Его главные аргументы почерпнуты не столько из соображе­ний принципа причинности, сколько из новой точки зре­ния на значение физической реальности, которую этот принцип подразумевает. Я хотел бы привести его собственное высказывание: «Для меня естественней ожи­дать, что адекватная формулировка всеобщих законов включает в себя использование всех абстрактных поня­тий, которые необходимы для полного описания», а именно – естественнее, чем идеи сторонников квантовой физики. Далее он настаивает на том, что испускание, на­пример, a-частицы каким-либо радиоактивным атомом с определенной энергией должно происходить в опреде­ленный момент времени, который можно предсказать на основе теории – в противном случае, как он считает, это описание будет неполным. Между тем он сам, когда это касалось теории относительности, учил нас другому – методу мышления. Там мы имеем дело с бесконечным чис­лом эквивалентных инерциальных систем, каждую из ко­торых можно с одинаковым правом считать находящейся в покое. Но у нас нет никаких средств установить экспе­риментально, какая из них на самом деле, или абсолют­но, покоится. Противники Эйнштейна говорили, что они считают неполным такое описание мира, которое отри­цает существование системы, находящейся в абсолют­ном покое, хотя у нас нет никакой возможности устано­вить наличие этой системы экспериментально. Этот антирелятивистский аргумент имеет такую же силу, как и антиквантовый аргумент Эйнштейна.

Поколение, к которому принадлежим мы, Эйнштейн, Бор и я, учили, что существует объективный физический мир, который развивается по неизменным законам, су­ществующим независимо от нас. Мы только наблюдаем этот процесс, как зрители в театре смотрят пьесу. Эйн­штейн сохраняет взгляд, что таковым должно быть отно­шение между ученым-наблюдателем и его объектом. Meжду тем квантовая механика иначе истолковывает опыт'' атомной физики. Того, кто наблюдает какое-либо физи­ческое явление, можно сравнить со зрителем не театраль­ной постановки, а футбольной игры, где сам акт наблю­дения, сопровождаясь криками одобрения или свистом, оказывает заметное влияние на темп и группировку иг­роков, а тем самым и на наблюдаемый процесс. Еще луч­шим примером для сравнения может являться, в сущ­ности, сама жизнь, где зрители и актеры – одни и те же лица. Именно действия экспериментатора, который конструирует прибор, предопределяют существенные чер­ты наблюдения. Таким образом, нет объективно существующей ситуации, из наличия которой исходила клас­сическая физика. Не только Эйнштейн, но и те, кто не отклоняет нашей интерпретации квантовой механики, за­являют, что при этих условиях невозможно говорить об объективно существующем внешнем мире, о резком раз­личении между субъектом и объектом. Конечно, в этом есть некоторая доля истины, но я не нахожу такую фор­мулировку очень удачной. Ибо что мы подразумеваем, говоря об объективно существующем мире? Это ведь до­научное понятие, над которым никогда не задумывается простой человек. Если он видит собаку, то, сидит ли она около него, прыгает ли вокруг или бежит прочь и исче­зает вдали, превратившись в маленькое пятнышко, он всегда будет видеть собаку. Все это огромное множе­ство чрезвычайно различных чувственных впечатлений соединяется бессознательным процессом, происходящим в его голове, в одно понятие «собака», которая всегда остается той же самой собакой во всех этих аспектах. Я предлагаю для этого следующее выражение: посред­ством бессознательного процесса разум конструирует «инварианты восприятия», последние же суть то, что про­стой человек называет «реальными вещами». Я думаю, что наука поступает точно так же, только на другом уровне восприятия, составляющего существо физического наблюдения измерения, а именно – с использованием всевозможных средств усиления.

Бесчисленное множество возможных наблюдений и здесь связывается посредством неизменных характери­стик, инвариантов, которые хотя и отличаются от про­стого восприятия, но так же, как и последние, служат указателями вещей, объектов, частиц. Дело в том, что для описания того, что мы наблюдаем даже с помощью самых тонких инструментов, у нас нет иных средств, кро­ме обычного языка. Так, хотя и справедливо, что атомар­ные объекты не обладают всеми свойствами, которые присущи обычным объектам, но у них есть достаточно определенные свойства, на основе которых мы можем приписать им физическую реальность того же рода, что и реальность, которой мы наделили собаку. Я убежден, что того факта, что различные наблюдения электронов всегда дают одни и те же значения заряда, массы покоя и спина, вполне достаточно, чтобы говорить об электро­нах как о реальных частицах.

Есть и другой вопрос, по которому я не согласен с философией Эйнштейна. Он воспринял учение конвенцио­нализма, которое в пору моей юности усиленно пропа­гандировал великий французский математик Анри Пу­анкаре. Согласно этой точке зрения, все человеческие понятия суть свободные изобретения человеческого ра­зума и соглашения между разными умами, оправдывае­мые исключительно их полезностью в повседневном опыте. Это может быть верным, но в очень узком значе­нии, а именно применительно к абстрактным разделам теорий и никак не к связи теорий с наблюдениями, с. реальными вещами. Эта точка зрения не учитывает того психологического факта, что становление языка не было сознательным процессом. И даже в абстрактной части науки вопрос о полезности понятий часто решается на основе фактов, а не соглашений.

Поучительным примером здесь может служить по­пытка Шрёдингера истолковать свои электронные вол­ны как рассеянное облако электричества, пожертвовав при этом понятием частицы. Вскоре пришлось от этого отказаться, так как электроны, оказывается, можно счи­тать. Ясно, что корпускулярная природа электрона не есть результат соглашения.

Но наделив, таким образом, частицы атрибутом опре­деленной реальности, как тогда мы должны поступить с волнами? Являются ли они также реальными вещами и если да, то в каком смысле? Говорят, что электроны ведут себя то как волны, то как частицы, по-видимому, меняя свою природу по воскресеньям и четвергам, как язвительно заметил один выдающийся физик-экспери­ментатор, наверное в состоянии злости, по поводу «ку­выркания» теоретиков. Я не могу согласиться с этой точ­кой зрения. Чтобы описать физическую ситуацию, необ­ходимо использовать как понятие волны, описывающей «состояние», то есть всю экспериментальную ситуацию, так и понятие частицы, которая составляет собственно предмет исследования в атомной области. Квадрат вол­новой функции, который представляет собой плотность вероятности, имеет характер реальности. Ибо нельзя ведь отрицать, что вероятность обладает известной сте­пенью реальности. Иначе как могло бы предсказание, основанное на исчислении вероятностей, применяться к реальному миру? Многочисленные попытки разъяснить все это более понятным образом не вызывают во мне особого интереса. Вероятность представляется мне, подобно необходимости каузальных отношений в класси­ческой физике, как нечто выходящее за пределы физи­ки – как метафизическая идея. Это относится и к ста­тистической трактовке волновых функций квантовой механики. <…>

В заключение поставим вопрос, имеют ли эти новые положения физики какое-либо влияние на другие обла­сти знания, и прежде всего на главные проблемы мета­физики. Возьмем, во-первых, вечный спор между фило­софским идеализмом и реализмом. Я не думаю, что но­вые идеи в физике могут дать веский аргумент в пользу той или другой стороны. Тот, кто считает, что единствен­ной существенной реальностью является область идей, духа, не будет заниматься естествознанием. Естествоис­пытатель же должен быть реалистом, он должен видеть в своих чувственных впечатлениях нечто большее, чем галлюцинации, а именно информацию, идущую от реаль­ного внешнего мира. При расшифровке этой информа­ции он пользуется идеями весьма абстрактного свойства, например теорией групп в пространстве многих или да­же бесконечного числа измерений и т. п. Но в итоге он все же получает свои инварианты наблюдения, представ­ляющие реальные предметы, с которыми он научается обращаться так, как обращается любой мастер со своим деревом или металлом. Современные теории расширили и уточнили некоторые идеи, но не изменили положения в целом.

Действительным же вкладом в наше мышление яв­ляется идея дополнительности. Факт существования в такой точной науке, как физика, взаимоисключающих и дополняющих ситуаций, которые не могут быть описаны в одних и тех же понятиях, а требуют для себя двой­ственного способа выражения, должен иметь влияние и, я думаю, благотворное влияние на другие области чело­веческой деятельности и мысли. И здесь опять Нильс Бор указал нам путь. В биологии понятие самой жизни ведет к дополнительной альтернативе: физико-химиче­ский анализ живого организма несовместим со свобод­ным функционированием организма и приводит при крайнем применении этого анализа к смерти организма. В философии имеется подобная альтернатива в истолко­вании центральной проблемы – проблемы свободы воли. Всякий акт воли можно рассматривать, с одной стороны, как спонтанный процесс в сознании, а с другой стороны, как продукт мотивов, которые образуются в прошлом или настоящем при соприкосновении с внешним миром. Но если рассматривать этот пример с позиций принципа дополнительности, то извечный конфликт между свобо­дой и необходимостью выглядит как гносеологическое заблуждение. <…> Позвольте мне за­кончить лекцию одним замечанием по поводу определе­ния метафизики, данного Расселом, с которого я начал: метафизика – попытка постичь мир как целое с по­мощью мысли. Имеет ли какое-нибудь значение для ре­шения этой проблемы гносеологический урок, преподан­ный нам физикой? Я думаю, что да, ибо он показывает, что даже в ограниченных областях описание всей си­стемы в единственной картине невозможно. Существуют дополнительные образы, которые одновременно не могут применяться, но которые тем не менее друг другу не про­тиворечат и которые только совместно исчерпывают це­лое. <…>

 

Борн М. Физика в жизни моего поколения. Сборник статей.

М., 1963.

 

 

Наверх