<<
>>

X. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА И ФИЛОСОФИЯ КАНТА (1930—1932)

Мой новый лейпцигский кружок быстро разрастался в те годы. Высокоодаренные молодые люди из самых разных стран съезжались к нам, чтобы принять участие в развитии квантовой механики или приложить ее к изучению структуры материи.
Эти активные, открытые для всего нового физики обогатили наши семинарские дискуссии и почти каждый месяц расширяли сферу применения новых идей. Швейцарец Феликс Блох заложил основу понимания электрических свойств металлов, Лев Ландау из России и Рудольф Пайерлс спорили о математических проблемах квантовой электродинамики, Фридрих Хунд разрабатывал теорию химической связи, Эдвард Теллер рассчитывал оптические свойства молекул. В возрасте едва лишь 18 лет к этой группе присоединился Карл Фридрих фон Вейцзеккер и внес философскую ноту в ее беседы; хотя он изучал физику, отчетливо ощущалось, что всегда, когда в связи с нашими физическими проблемами на семинаре поднимались философские или гносеологические вопросы, он слушал особенно внимательно и напряженно и вступал в спор с глубокой внутренней заинтересованностью.

Специальный повод к философским беседам возник год или два спустя, когда молодая женщина-философ Грета Герман приехала в Лейпциг, чтобы поспорить с атомными физиками об их философских позициях,— позициях, в неправильности которых она вначале была твердо убеждена. Грета Герман училась и сотрудничала в кружке геттингенского философа Леонардо Нельсона, и ее образ мыслей сложился там в духе кантовской философии, как эта последняя была интерпретирована философом и естествоиспытателем Фризом в начале XIX в. К числу постулатов школы Фриза, а также кружка Нельсона относился тезис, что философские рассуждения должны обладать той же степенью строгости, какой требует современная математика. И вот, ориентируясь на эту степень строгости, Грета Герман надеялась доказать, что закон причинности — в том виде, какой придал ему Кант — нельзя изменить ни на йоту.

А новая квантовая механика в известном смысле ставила эту форму причинности под вопрос, и молодая женщина-философ была полна решимости довести свою борьбу до конца.

Нашу первую беседу, в которой она дискутировала с Карлом Фридрихом фон Вейцзеккером и мною, она начала, насколько я помню, следующим соображением:

«В философии Канта закон причинности не является эмпирическим утверждением, который можно было бы обосновать или опровергнуть на опыте, а напротив, он есть предпосылка всякого опыта и относится к тем категориям мысли, которые Кант называет «априорными». Чувственные впечатления, посредством которых мы воспринимаем мир, были бы всего лишь субъективной игрой ощущений, которым не соответствует никакой объект, если бы не существовало правила, по которому наши впечатления обусловлены предшествующими событиями. Это правило, а именно однозначность сопряжения причины и следствия, должно поэтому заранее уже предполагаться, если мы хотим объективировать восприятия, если мы хотим утверждать, что мы постигли нечто — какую-либо вещь или какой-либо процесс. С другой стороны, естествознание имеет дело с чувственным опытом, притом именно с объективным чувственным опытом; лишь такой опыт, который может быть проконтролирован другими, который в этом строгом смысле слова является объективным, может составлять предмет естествознания. Однако отсюда с необходимостью вытекает, что все естествознание должно заранее предполагать закон причинности, что естествознание существует лишь постольку, поскольку существует и закон причинности. Так что закон причинности в известном смысле есть орудие нашей мысли, которым мы пытаемся переработать в опыт сырой материал наших ощущений. И лишь в той мере, в какой это удается, мы обладаем и предметом естествознания. Как же возможно, чтобы квантовая механика собиралась расшатать этот закон причинности и в то же время хотела оставаться естественной наукой?»

Я попытался в ответ обрисовать прежде всего те опытные данные, которые привели нас к статистической интерпретации квантовой теории. —

Допустим, мы имеем дело с одним отдельным атомом типа радий В.

Конечно, намного легче экспериментировать со многими такими атомами сразу, т. е. с некоторым небольшим количеством радия В, чем с отдельным атомом, однако, в принципе, ничто не мешает исследовать поведение и отдельного такого атома. Так вот, мы знаем, что рано или поздно наш атом радия В излучит в том или ином направлении один электрон и превратится тем самым в атом радия С. В среднем это случится чуть меньше, чем через полчаса, однако превращение атома может с таким же успехом произойти через несколько секунд или лишь через несколько дней. «В среднем» здесь означает следующее: если мы имеем дело со многими атомами радия В, то через полчаса в атомы радия С превратится примерно их половина. Но мы не можем, и здесь-то как раз выражается определенная несостоятельность закона причинности, указать никакой причины, почему отдельный атом радия В распадается именно сейчас, а не раньше или позже, и почему он испускает электрон именно в этом, а не в каком-либо другом направлении. Причем, по многим основаниям мы убеждены, что такой причины вообще не существует. —

Именно тут,— возражала Грета Герман,— видимо, и кроется ошибка нынешней атомной физики. Из того факта, что еще не най- дена причина определенного явления, никак невозможно заключить, будто такой причины не существует. Я бы вывела отсюда только то, что здесь перед нами еще нерешенная задача, иными словами, что атомные физики должны продолжать свои поиски до тех пор, пока они не найдут эту причину. Ваше знание о состоянии атома радия В перед испусканием электрона пока еще, видимо, неполно, ведь иначе, конечно, можно было бы определить, когда и в каком направлении должен излучиться электрон. Поэтому нужно искать дальше, пока не будет достигнуто полное знание. —

Нет, мы считаем наше знание уже полным,— пытался я объяснить подробнее.— Ведь из других экспериментов, которые мы можем поставить с тем же атомом радия В, явствует, что для этого атома не может вообще быть никаких других определяющих моментов, кроме тех, которые нам уже известны.

Поясню детальнее: мы вот констатировали, что не известно, в каком направлении будет выпущен электрон, и Вы ответили, что, стало быть, нужно продолжать поиски определяющих факторов, детерминирующих это направление. Однако стоит нам предположить, что мы эти определяющие моменты нашли, как мы попадем в следующее затруднительное положение. Дело в том, что испускаемый электрон можно с равным успехом трактовать и как волну материи, излучаемую ядром атома. Подобная волна может привести к явлениям интерференции. Предположим теперь, что части этой волны, которые сначала были испущены атомным ядром в противоположных направлениях, приводят в специально для этого установленной аппаратуре к интерференции и что в результате срабатывания этого аппарата в определенном направлении возникает гашение волны. А это позволяет с уверенностью предсказать, что в конечном счете электрон в данном направлении излучен не будет. Если бы мы узнали новые определяющие свойства, из которых вытекало бы, что электрон будет испущен атомным ядром в каком-то совершенно определенном направлении, то явление интерференции вообще не смогло бы иметь места. Гашения вследствие интерференции не произошло бы, и выведенное ранее заключение не оправдалось бы. Однако фактически гашение будет наблюдаться экспериментально. Тем самым природа сообщает нам, что те определяющие свойства, о которых у нас идет спор, не существуют и что наше знание является полным и без них. —

Но ведь это же ужасно,— говорила Грета Герман. — С одной стороны, Вы говорите, что наше знание атома радия В неполно, потому что мы не знаем, когда и в каком направлении будет послан электрон; а с другой стороны, Вы говорите, что знание полно, потому что если бы имелись новые определяющие моменты, то мы оказались бы в противоречии с некоторыми другими экспериментами. Однако не может же наше знание быть одновременно полным и неполным. Это же просто бессмыслица.

Карл Фридрих попытался тогда несколько точнее проанализировать предпосылки кантовской философии. «Кажущееся противоречие,— сказал он,— возникает здесь, несомненно, потому что во всем, что мы говорим, мы ведем себя таким образом, как если бы можно было вести речь об атоме радия В «в себе». Однако это не само собой разумеется и, собственно, даже неверно. Уже у Канта «вещь в себе» является проблематичным понятием. Кант знает, что о «вещи в себе» нельзя ничего высказать; нам даны лишь объекты чувственного восприятия. Однако Кант допускает, что мы можем сочетать или упорядочивать эти объекты восприятия, так сказать, по модели «вещи в себе». Он выставляет, таким образом, в качестве априорно данной, собственно говоря, ту структуру опыта, к которой мы привыкли в повседневной жизни и которая в более точной форме составляет основу классической физики. Согласно обычному мировосприятию, мир состоит из вещей в пространстве, изменяющихся во времени, из процессов, которые следуют друг за другом по определенному правилу. Однако атомная физика научила нас, что восприятия уже не могут сочетаться или упорядочиваться по модели «вещи в себе». Поэтому не существует также и атома радия В «в себе».

Грета Герман перебила его: «Способ, каким Вы употребляете понятие «вещи в себе», представляется мне не вполне отвечающим духу кантовской философии. Вы должны четко различать между вещью в себе и физическим предметом. Вещь в себе у Канта не выходит к явленности, даже опосредованным образом. Ее понятие в естествознании и во всей теоретической философии функционирует лишь как обозначение того, о чем совершенно ничего невозможно знать. Ведь все наше знание покоится на опыте, а опыт как раз и означает знание вещей, какими они являются нам. Априорное знание тоже направлено не на «вещи», какими они могут быть «в себе», поскольку его единственная функция в том, чтобы делать опыт возможным. Когда в смысле классической физики Вы говорите об атоме радия В «в себе», то Вы имеете здесь в виду скорее то, что Кант называет предметом или объектом. Объекты суть части мира явлений: столы и стулья, звезды и атомы». —

Даже когда их не видно, как, например, атомы? —

Даже тогда, потому что мы заключаем о них из их явления. Мир явлений есть взаимосвязанная структура, больше того, даже в повседневных жизненных восприятиях невозможно четко отличить то, что мы видим непосредственно, от того, о чем мы лишь заключаем. Вы видите этот стул; его спинку Вы именно вот сейчас не видите, однако предполагаете ее с той же достоверностью, как и переднюю часть, которую Вы видите. Это как раз и означает, что естествознание объективно: оно объективно, потому что говорит не о восприятиях, а об объектах. —

Но в атоме мы не видим ни передней, ни задней стороны. Почему же он должен иметь те же свойства, что стулья и столы? —

Потому, что это объект. Без объектов нет объективной науки. А то, что такое объект, определяется через категории субстанции, причинности и т. д. Если Вы отказываетесь от строгого применения этих категорий, значит Вы отказываетесь и от возможности опыта вообще.

Однако Карл Фридрих не собирался сдаваться: «В квантовой теории речь идет о новом способе объективации восприятий, до которого Кант еще не мог додуматься. Каждое восприятие соотносится с ситуацией наблюдения, которая должна быть очерчена, если только мы хотим от восприятия перейти к опыту. Результат восприятий уже не поддается объективации таким же образом, как это было возможно в классической физике. Когда ставится эксперимент, из которого может быть выведено заключение, что здесь и теперь имеется в наличии атом радия В, то добытое тем самым знание является полным для данной ситуации наблюдения; однако для другой ситуации наблюдения, которая предполагает, например, высказывания об испущенном электроне, это знание уже не является полным. Если две различных ситуации наблюдения находятся между собой в отношении, которое названо у Бора отношением дополнительности, то полное знание для одной ситуации наблюдения означает вместе с тем неполное знание для другой». —

Так Вы хотите разрушить весь кантовский анализ опыта? —

Нет, по моему мнению, это было бы даже и невозможно. Кант очень точно пронаблюдал, как в действительности приобретается опыт, и я считаю, что его анализ в существенных чертах правилен. Но когда Кант характеризует формы созерцания — пространство и время, а также категорию причинности в качестве априорно предшествующих опыту, то он подвергает себя здесь той опасности, что одновременно и абсолютизирует их, и утверждает, будто они и со своей содержательной стороны тоже должны выступать в любой естественнонаучной теории в одном и том же виде. Но это неверно, как обнаружено теорией относительности и квантовой теорией. Тем не менее в одном смысле Кант совершенно прав: эксперименты, которые ставит физик, должны сначала описываться обязательно на языке классической физики, потому что иначе не будет возможности сообщить другому физику, что и как измерено. И лишь благодаря этому другой оказывается в состоянии проконтролировать результаты. Таким образом, кантовское «априори» современной физикой нисколько не отвергается, оно только в известном смысле релятивизируется. Понятия классической физики, т. е., между прочим, и понятия «пространство», «время», «причинность», являются в этом смысле априорными для теории относительности и квантовой теории, КОЛЬ скоро они должны использоваться при описании эксперимента — или, скажем осмотрительнее, фактически используются. Однако содержательно они в этих новых теориях все же модифицируются. —

И при всем том я еще не получила совершенно ясного ответа на исходный вопрос,— сказала Грета Герман.— Я хотела бы все же знать, почему там, где мы не нашли пока никаких причин, достаточных для предварительного расчета того или иного события, например испускания электрона, мы не должны искать дальше. Вы ведь не хотите просто запретить эти поиски; Вы только говорите, что они ни к чему не приведут, так как новых определяющих моментов не может быть, поскольку именно математически точно формулируемая неопределенность только и позволяет делать определенные предсказания о том, что произойдет при всякой новой постановке опыта. И это подтверждается экспериментами. Когда говорят подобные вещи, неопределенность в известном смысле выступает в качестве физической реальности, она приобретает объективный характер, а ведь обычно неопределенность истолковывается как простое незнание и в этом смысле является чем-то чисто субъективным.

Тут я попытался снова вступить в беседу и сказал: «В своих словах Вы точно описали характерную черту сегодняшней квантовой теории. Если мы хотим делать из атомных явлений выводы о каких- то закономерностях, то обнаруживается, что нам приходится приводить в закономерную взаимосвязь уже не объективные процессы в пространстве и времени, а — употреблю выражение поосторожнее — ситуации наблюдения. Лишь для них мы получаем эмпирические закономерности. Математические символы, с помощью которых мы описываем подобные ситуации наблюдения, отражают скорее возможное, чем фактическое. По-видимому, можно было бы сказать, что они представляют собой промежуточное звено между возможным и фактическим, которое можно назвать объективным самое большее в таком же смысле, как, например, температуру в статистической термодинамике. Это вполне определенное познание возможного, хотя и допускает надежное и строгое прогнозирование, но, как правило, оно позволяет делать заключения лишь о вероятности того или иного будущего события. Кант не мог предвидеть, что в сферах опыта, которые расположены далеко за пределами повседневности, упорядочение чувственного восприятия по модели «вещи в себе» или, если хотите, «предмета» уже неосуществимо и что, следовательно, выражая в простой формуле, атомы уже не являются вещами или предметами». —

Но что же они тогда такое? —

Для обозначения этого едва ли может существовать выражение в языке, поскольку наш язык построен на повседневном опыте, а атомы как раз не являются предметами повседневного опыта. Но если Вы удовлетворитесь косвенным описанием, то они суть составные части ситуаций наблюдения — составные части, обладающие высокой объяснительной ценностью при естественнонаучном анализе явлений. —

Раз уж мы заговорили о трудностях языкового выражения,— вставил здесь Карл Фридрих,— то, возможно, важнейший урок, который мы можем вывести из современной физики, состоит в том, что все понятия, служащие нам для описания опыта, имеют лишь ограниченную область применения. Для всех таких понятий, как «вещь», «объект восприятия», «временная точка», «одновременность», «протяжение» и т. д., мы можем указать экспериментальные ситуации, в которых эти понятия ставят нас в затруднительное положение. Это не означает, что данные понятия перестают быть предпосылкой всякого опыта, но означает, что они — такая предпосылка, которая всякий раз нуждается в критическом анализе и из которой нельзя выводить абсолютных требований.

Грета была очень расстроена таким поворотом нашей беседы. Она надеялась, что сможет в опоре на идейный инструментарий кантовской философии со всей убедительностью опровергнуть претензии атомных физиков или же, наоборот, убедиться в том, что Кант в каком-то месте допустил существенную ошибку. Однако ее надежды не оправдались. Все кончилось какой-то бесцветной неопределенностью, которая мало отвечала ее потребности в ясности. Поэтому она еще раз спросила: «Не равнозначна ли эта Ваша релятивизация кантовского «априори», да и самого языка, принятию позиции полной безнадежности в смысле «я вижу, что мы ничего не можем знать»? Стало быть, по-вашему, в конечном счете нет такой основы для познания, на которую можно было бы положиться?»

Карл Фридрих смело ответил с юношеским задором, что именно в развитии естествознания он черпает оправдание для более оптимистического воззрения: «Когда мы говорим, что с помощью своего понятия «априори» Кант верно проанализировал гносеологическую ситуацию тогдашней естественной науки, но что в современной атомной физике мы стоим перед иной гносеологической ситуацией, то подобное высказывание, по-видимому, отчасти сродни другому высказыванию, согласно которому архимедовские законы рычага содержали верную формулировку существенных для тогдашней техники практических правил, но для нов уже недостаточно. Архимедовские законы рычага содержат подлинное знание, а не просто неопределенные мнения. Они будут действительны всегда, когда будет идти речь о рычагах, и если в планетах какой-нибудь очень отдаленной звездной системы существуют рычаги, то положения Архимеда там тоже должны быть верны. Поэтому вторая часть моего тезиса — что с расширением познания люди достигли областей техники, в которых понятие рычага уже не достаточно,— не означает, собственно говоря, ни релятивизации, ни историзации законов рычага; она означает лишь, что законы рычага в ходе исторического развития становятся частью более обширной системы техники и что впредь они уже не будут иметь того центрального значения, которое имели вначале. Подобным же образом я считаю, что кантовский анализ познания содержит подлинное знание, а не неопределенное мнение, и что он остается верен везде там, где живые существа, способные к рефлексии, вступают с окружающим миром в отношение, которое мы с нашей человеческой точки зрения называем «опытом». Однако и кантовское «априори» может позднее быть вытеснено со своего центрального места и стать частью гораздо более обширной системы анализа познавательных процессов. Конечно, было бы явно неправильным делом расшатывать тут естественнонаучное или философское знание, твердя, что «у каждого времени свои собственные истины». Но надо все же иметь в виду, что с историческим развитием меняется и структура человеческого мышления. Наука идет вперед не только потому, что нам становятся известны и понятны новые факты, но и потому, что мы все время заново учимся тому, что может означать слово «понимание».

Этим ответом, отчасти восходящим к Бору, Грета Герман, как нам показалось, была в известной степени удовлетворена, а у нас появилось ощущение, что мы лучше поняли отношение кантовской философии к современному естествознанию.

<< | >>
Источник: В. ГЕЙЗЕНБЕРГ. В. Физика и философия. Часть и целое: Пер. с нем. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. . 1989

Еще по теме X. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА И ФИЛОСОФИЯ КАНТА (1930—1932):

  1. X. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА И ФИЛОСОФИЯ КАНТА (1930—1932)
  2. НЕОПОЗИТИВИЗМ - СМ. ЛОГИЧЕСКИЙ позитивизм
- Альтернативная история - Античная история - Архивоведение - Военная история - Всемирная история (учебники) - Деятели России - Деятели Украины - Древняя Русь - Историография, источниковедение и методы исторических исследований - Историческая литература - Историческое краеведение - История Австралии - История библиотечного дела - История Востока - История древнего мира - История Казахстана - История мировых цивилизаций - История наук - История науки и техники - История первобытного общества - История религии - История России (учебники) - История России в начале XX века - История советской России (1917 - 1941 гг.) - История средних веков - История стран Азии и Африки - История стран Европы и Америки - История стран СНГ - История Украины (учебники) - История Франции - Методика преподавания истории - Научно-популярная история - Новая история России (вторая половина ХVI в. - 1917 г.) - Периодика по историческим дисциплинам - Публицистика - Современная российская история - Этнография и этнология -