3. Корпускулярно-волновой дуализм в квантовой механике

К счастью, де Бройль и Шредннгер не смогли, видимо, в то время ясно понять, что формализмы Гамильтона и Гамильтона-Якоби столь общи, что могут вместить почти любую физическую теорию от механики до термодинамики. Если бы они знали это, то, возможно, не

1 М. Bunge, American Journal of Physics, 1957, vol. 25, p. 211. * L. de Broglie, Mature et Lumiere, Gouthier-Viliars, Paris, 1937; см также; E, S ch г б d І n g e r, Annalen der Physik, 1926. vol. 79, S. 489. удивились бы аналогии между оптическим принципом Ферма и механическим принципом Гамильтона и» следовательно, упустили бы возможность создать волновую механику. Но если мы не возражаем против менее наглядной матричной механики, то нужно отказаться от убеждения в том, что квантовая механика имеет дело с волнами особого вида (волнами вещества). **

Своеобразие и несводимость квантовой механики становится ясной уже из того, что эта теория может быть сформулирована, не опираясь на эвристику де БроЙля и Шредннгера. Хотя до сих пор, когда имеют дело с этой частной формулировкой квантовой механики («картина» Шредннгера), используют такие выражения, как «волновая функция», «волновой пакет», «длина волны» и «волновое уравнение», но все же их стремятся рассматривать лишь как односторонние классические аналогии. Сам смысл фразы: «Волна де Бройля ассоциируется с некоторым электроном» — показывает, что мы больше не верим в то, что электроны должны быть волнами. Мы стремимся думать о векторе состояния как о некотором глобальном и основном свойстве физической системы, а не как о вещи или о специфическом свойстве, подобном массе. Мы уже не убеждены, что так называемые элементарные частицы являются простыми корпускулами. Существует тенденция представлять их как квантовые сущности, обладающие как корпускулярными, так и волновыми свойствами, которые поочередно выдвигаются или выступают нз темноты при различных обстоятельствах. Мы будем критиковать это убеждение, ибо оно основано на аналогии. Прежде чем приступить к критике, мы должны вспомнить, каковы все-таки были основания для такого мнения. Ведь физики могут быть упрямыми, но они редко бывают капризными.

Существуют два аргумента в пользу корпускулярно- волнового дуализма вещества. Один основывается на множестве экспериментов, а другой — на множестве формул. Эксперименты, которые имеют дело с частицами материи и могут быть привлечены в пользу дуализма, распадаются в свою очередь на два вида. В одних на первый план выдвигаются корпускулярные свойства (например, треки протонов на фотографических пластинках), в других доминирующими оказываются волновые свойства (например, рассеяние-электронов ре- гулярным расположением атомов). Но это едва ли что-либо доказывает относительно природы рассматриваемых микросистем, так как экспериментальные установки являются макрофизическими и исходы экспериментов описываются в классических терминах частиц и волн.

С другой стороны, обычная, или копенгагенская, интерпретация квантовой механики права, подчеркивая, что «волновой аспект» и «корпускулярный аспект» зависят от экспериментальной установки. Так, любой электрон будет вести себя не одинаково, проходя через дифракционную решетку или же находясь в поле рентгеновского излучения. Одним словом, подобие квантона либо частице (классической сущности), либо пульсации поля (классической сущности) может контролироваться с помощью экспериментального устройства, или же, как ошибочно говорят приверженцы копенгагенской доктрины, оно зависит от наблюдателя. Иначе говоря, квантон, этот изменчивый и многоликий (proteic) объект, под действием макросистемы (например, какой-либо экспериментально^ установки) может принять форму либо (псевдо) частицы, либо (псевдо) волны в зависимости от взаимодействия с макросистемой. (Излишне говорить, что последняя является физической, а не психологической системой. Более того, она не обязательно должна быть творением человеческих рук, и в природе можно найти дифракционную решетку и другие фильтры.) Но, конечно, подобие не доказывает тождества.

Копенгагенская школа права также в утверждении, что индивидуальный квантон не имеет сам по себе ни корпускулярного, ни волнового аспекта, а составная система квантон — макросистема («система — наблюдатель» в обычной, вводящей в заблуждение терминологии) может приобретать любой из этих аспектов и в любой степени в зависимости от природы макросистемы (от «решения наблюдателя» в антропоцентристской интерпретации этой школы). Поэтому, если настаивают на использовании классических образов, то необходимо покончить с дуализмом и отрицанием самостоятельного существования квантона. Одним словом, дуализм и субъективизм — это не только философские догмы, при- сущие копенгагенской школе. Они являются также следствиями классицизма — метода мышления по аналогии.

К счастью, существуют измерения, такие, как спектроскопические, которые связаны не с квантоном, над которым доминирует макросистема, а относятся * кван* тонам в свободном пространстве. Результаты этих измерений с достаточным приближением подтверждают квантовую механику и квантовую электродинамику. Поскольку последние могут быть сфЬрмулированы без использования понятий частицы и волны, избавляя нас от аналогий, то эти эмпирические результаты наводят на мысль о том, что «корпускулярный аспект* н «волновой аспект» зависят от прибора (а не от наблюдателя и не являются субъективными) и поэтому не могут указать на то, чем является в действительности свободный квантон. Иными словами, сколь бы парадоксальным это ни могло показаться, один только эксперимент не в состоянии ни доказать, ни опровергнуть двойственной природы квантонов, в частности, если его результаты описываются на классическом языке. Для того чтобы утверждать, поддерживают ли квантовые теории дуализм или нет, мы должны проанализировать сами эти теории. Если они действительно являются дуалистическими и, кроме того, верными, то надо поддержать дуализм, в противном случае его следует отвергнуть.