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
|