<<
>>

1. Блуждание в тумане

Подобно любой другой физической теории, квантовая механика представляет собой математический формализм с определенной интерпретацией. Обычная интерпретация квантовой механики, известная под названием' Копенгагенской доктрины, была разработана нескольким ми титанами, создавшими эту теорию: Бором, Гейзен- бергом, Борном, Дираком, Паули и фон Нейманом.
Эта доктрина, или, скорее, семейство доктрин, хорошо известна физикам. Большинство из нйх, видимо, не осознает полностью, что Копенгагенская доктрина несостоятельна- в научном и философском отношении, так как она противоречива и не вполне фнзична. Несколько слов об этих роковых чертах ортодоксальной доктрины.

Ортодоксальная квантовая механика противоречива как в формальном, так и в семантическом отношении, что можно обнаружить и в недрах стандартной теории, и в недрах метатеории. Противоречивость формального типа состоит в следующем. С одной стороны, считается (и правильно), нто большинство свойств микрообъектов являются специфически квантовомеханическими, то есть неклассическими; они ответственны за новый характер квантовой механики vis a vis с классической физикой. Но с другой стороны, утверждается, что эти свойства характеризуют скорее лабораторные операции, а не частицы материи. Такие операции имеют место на макро- физическом уровне, и, следовательно, их можно описывать только классическим способом. Как видим, данная доктрина содержит противоречивое метаутверждение: сКвантовомеханические символы имеют отношение к неквантовым (г= классическим) фактам».

Источник этого противоречия является философским. Противоречие проистекает из догмата, что физическая теория — это не теория, описывающая реальность (предполагается, что это совершенно неприемлемо в метафизическом отношении), а теория, описывающая человеческий опыт (предполагается, что в данном случае мы имеем дело с кристально ясной вещью). Верно,''конечно, что физическая теория — это теория, описывающая реальность и проверяемая через человеческий опыт путем сопоставления некоторых логических выводов теории с экспериментальными фактами, которые находятся вне ее, но под контролем эксперимента. Копенгагенская доктрина характеризует данный фрагмент эмпирической философии следующим образом: «Не существует автономных квантовых событий, а только зависящие от наблюдателя квантовые элементы; то, что существует в том или ином квантовом состоянии, порождается наблюдением». Именно это утверждение и не согласуется с повседневной практикой физиков, работающих в квантовой области. В самом деле, большинство проблем, с которыми мы имеем дело в рамках квантовой механики, касается физических или химических систем, по предположению не взаимодействующих с какими-либо элементами аппаратуры. Кроме того, квантовой теории измерения фактически не существует, так как она неспособна объяснить специфику приборов, с помощью которых выполняются фактические измерения (см.

гл. 4 § 3). К тому же рассматриваемый догмат несовместим с предположением, что по крайней мере сам наблюдатель реален и состоит из микросистем. Действительно, если каждый из атомов моего тела существует лишь постольку, поскольку я могу его наблюдать, то я — как система атомов — не существую в тех случаях, когда занят не непрерывным наблюдением своих микрофизических составляющих, а чем-либо другим. Одним словом, копенгагенская доктрина логически несостоятельна, и этот недостаток проистекает из ее приверженности субъективистской философии1.

1 Относительно других противоречий см.: М. В u n g е, Met a scientific Querie, Charles С. Thomas Pub!. Springfeld III, 1959; L. L a n d e, New Foundations of Quantum Mechanics, Cambridge University Press, 1965; К. P о p p e r, Theory and Reality, Springer-Verlag, New York,

Эта доктрина противоречива и в другом отношении— семантическом. Назовем теорию семантически противоречивой, если в ней допускаются предикаты, неродственные базисным предикатам (первичным понятиям) этой теориих< Это всегда возможно в неаксиоматическом контексте благодаря логическому закону «Если р, то р или В самом деле, если утверждается формула р, то <р или q» может быть выведено, даже если q и содержит предикаты, чуждые тем, которые входят в предпосылки р. Так, после того как мы сформулировали уравнение Шредннгера, можно было бы сделать вывод: «либо уравнение Шредннгера справедливо, либо неверно, что наблюдатель творит мир», который является истинным и, кроме того, эквивалентным утверждению: «Если наблюдатель творит мир, то уравнение Шредннгера справедливо». Конечно, это подтасовка. Предикаты «наблюдатель», «творит» и «мир» не были включены в основные предикаты первоначального рассуждения: они появились совершенно неожиданно. Но именно так и поступают в контексте копенгагенской доктрины. Пример: поставлена задача вычисления возможных энергетических уровней некоторого изолированного атома данного вида. В итоге же результаты ваших вычислений интерпретируются как возможные значения, которые получит экспериментатор, активно воздействующий на атом, даже если атом ex hypothesi находится так далеко, что возможность фактического взаимодействия с ним исключена. Это значит пойти по атомы, а вернуться с наблюдателями. Подобные семантические противоречия стараются не замечать; их возникновению способствует также приверженность к субъективистской эпистемологии, в частности к операционализму.

Существует лишь один способ избежать эти противоречия, а именно четкая фиксация исходного базиса (множества неопределяемых понятий) и строгое ему следование — иными словами, аксиоматизация теории. Если понятие наблюдателя содержится среди основных предикатов, то не должно возникать никакой семантической противоречивости указанного типа. Но тогда должны возникнуть синтаксические противоречия, коль скоро

1 М. Bunge, Dialect tea, 1965, vol. 19, p. 195; Scientific Research, 2 vols, Springer-Verlag, New York, 1967.

хотят построить наблюдателя из микросистем» зависимых от него же самого. Избежать зти противоречия возможно посредством ясной аксиоматизации теории, исключая какие-либо нефизические предикаты, то есть переформулировать квантовую механику упорядоченным и строго физическим образом. ^

Формальных и семантических противоречии — этого бедствия стандартных формулировок квантовой механики — нельзя избежать с помощью полумер, ибо они возникают из догматической приверженности философии, противоречащей самой цели физической науки. Вы не можете получить совершенной физической теории, исходя из предпосылки, что она должна удовлетворять нефизическим требованиям, таким, например, как постулат, что не существует автономных (независимых от наблюдателя) физических сущностей и их свойств.

Полуфизический характер стандартных формулировок квантовой механики вполне очевиден уже из ее терминологии. Символ, представляющий физическое свойство, именуется наблюдаемоЙ, а макрофизнческая система, такая, как система отсчета или измерительный прибор, называется наблюдателем. Вместо того чтобы говорить о свойствах физической системы, сторонники копенгагенской интерпретации говорят просто о наблюдаемой или о наблюдаемой, численные значения которой устанавливаются (или даже определяются!) некоторой последовательностью лабораторных операций. Тем самым мы переходим в физике на позиции явного антропоцентризма.

В то же время анализ символов, встречающихся в квантовой механике, опровергает эту интерпретацию. Так, оператор положения t'-й микросистемы в данной совокупности может быть записан в виде Хи где индекс і обозначает конкретный (но произвольный) физический индивидуум, который, насколько мы знаем, может независимо существовать в каком-либо заброшенном уголке вселенной. Среднее квантовомеханическое значение Хі цля данного индивида і есть функция времени, а не на- 5людателя и параметров, фиксирующих условия наблю- іения. То же самое можно сказать и в отношении тюбой другой наблюдаемой в элементарной квантовой механике. Короче говоря, наблюдатель в квантовой ме- санике — фигура декоративная. Он вводится по чисто философским соображениям, но в вычислениях никогда не принимается всерьез.

Больше того, философия, присущая ортодоксальной интерпретации квантовой механики, делает невозможной собственно физику, подчиняя ее психофизиологии наблюдателя-человека. Напомним, что это нечто иное, нежели бесспорное утверждение, что высказывания любой физической теории должны быть эмпирически проверяемы. Копенгагенская доктрина утверждает другое, а именно что все эти высказывания следует относить к экспериментально проверяемым ситуациям, иначе они будут бессмысленны. (Некоторые идут еще дальше, считая необходимым включить и разум наблюдателя Как видно, Копенгагенская школа приняла за референта физической теории способ ее проверки, отождествив методологическую проблему с проблемой семантической. И ответственность за эту путаницу ложится на операционализм (см. гл. I).

Впустив наблюдателя в квантовую механику, Копенгагенская школа превратила ее из чисто физической науки в психологическую. Это, по-видимому, устроило бы Маха и его последователей из Венского кружка, которые намеревались унифицировать науку на основе человеческой психологии. Однако для нас это неприемлемо по следующим причинам. Во-первых, поскольку классическая физика сосуществует с квантовой, надо было бы обращаться к двум взаимно несовместимым эпистемоло- гиям: реалистической, связанной с макроуровнем, и субъективистской, ассоциируемой с микроуровнем. Во- вторых, из-за наблюдателя. Если бы он со всеми своими психофизическими свойствами вошел в физику в качестве ее референта, то физические теории нельзя было бы проверить без помощи высокоразвитой психофизиологии. Но квантовая механика не содержит ни одного предположения относительно конституции и поведения Наблюдателя — даже ортодоксальная формулировка не специфицирует его. Но поскольку обычная формулировка включает наблюдателей именно в качестве референтов, а не индивидов, создающих и проверяющих теории, по-

1 См.: Е. W і g n е г, in (J. Y. Good ed.) The Scientist Speculates, Helneihann, London, 1962; W. Heitler, Man and Science, Basic Books, New York, 1963.

стольку для того, чтобы слово «наблюдатель» имело смысл, необходимо дополнить физику субстанциальной частью психофизиологии. Фактически же имеет место обратный процесс. Психофизиология все больше . и больше использует физику и химию, тогда как представители теоретической физики, признающие копенгагенскую интерпретацию лишь на словах, успешно объясняют и предсказывают физические факты^ не обращаясь к психофизиологии. Это говорит о том, что понятие наблюдателя не только чуждо физической теории, но что, быть может, имеег смысл переформулировать квантовую механику, не прибегая к помощи данного психофизического понятия. Проведем небольшое предварительное исследо- ваниеэтой возможности.

Перевод полуфизически* высказываний копенгагенской интерпретации в чисто физические утверждения может быть осуществлен в каждом конкретном случае. Об этом свидетельствуют следующие примеры. Выражение:

Событие х появляется для наблюдателя у, когда оно очищено от прагматических ингредиентов, оно сводится к следующему:

Событие х произошло в системе отсчета у [в которой наблюдатель может иметь, а может и не иметь места]. А выражение:

Неопределенность, относящаяся к высказыванию о том, что произойдет событие х, равна у, сводится к:

Вероятность события х равна 1-у. Отметим, что подобная переводимость не сводится к логической эквивалентности. В большинстве случаев предполагается, что события, с которыми имеет дело теория, произошли без помощи мыслящего субъекта, а высказывание, касающееся объективной вероятности какого-либо события, отличается от метаутверждения относительно вероятности, приписываемой кем-либо высказыванию об объекте, как концептуально, так и численно. Суть дела состоит в том, что такой перевод возможен и должен быть выполнен, если мы хотим сохранить различие между миром внешним и миром внутренним. Перейдем теперь к чисто физической интерпретации математического формализма квантовой механики, рискуя при этом заслужить упреки со стороны тех \ кто расценивает как несерьезную и тщеславную затею любую попытку высказать какие-либо сомнения по поводу корректности основных принципов ортодоксальной версии квантовой механики. Что же касается философа, то для него суета и тщеславие—там, где догма не вызывает сомнения.

<< | >>
Источник: Бунте Марно. Философия физики: Пер, с англ. Изд. 2-е, стереотипное. 2003 {original}

Еще по теме 1. Блуждание в тумане:

  1. ИГРА В ТУМАН
  2. БЛУЖДАНИЕ МАТЕРИИ ПРИ ЖИЗНИ ОДНОГО СУЩЕСТВА
  3. 2. Туман рассеивается
  4. Туманность и невразумительность пророчеств делают их неспособными доказать откровение
  5. ДИАЛОГ 4
  6. ДИАЛОГ 21
  7. 3. Клерикальный взрыв во вселенной
  8. ДИАЛОГ 16
  9. ДИАЛОГ 8
  10. Кризис математики в начале XX века
  11. ДИАЛОГ 25
  12. ДИАЛОГ 12