Трансдукция и принципы квантовой теории

Очертим исходное поле нашего дальнейшего анализа. Анализи-руются философские вопросы современной квантовой химии. В процессе развития химического знания она пришла на смену док-вантовой химии, обусловив появление в науке целый ряд новшеств, статус которых в силу их проблемного характера вызывает ожесто-ченные споры. Некоторые из этих новшеств как раз и станут пред-метом дальнейшего анализа.

61

Начнем с анализа природы принципов. Разумеется, принцип принципу – рознь. Приведем на этот счет поясняющий пример. В учебниках по физической химии часто пишут о принципе неопре-деленности Гейзенберга, в котором речь идет о соотношении неоп-ределенностей признаков, описываемых некоммутирующими опе-раторами, например, о соотношении неопределенности координа-ты и импульса, времени и энергии. Имеем ли мы в данном случае дело с настоящим принципом? Нет, не имеем. Речь должна идти о законе. Дело в том, что соотношение неопределенности в рамках квантовой химии появляется в глубине теории, как своеобразное следствие ее формального и содержательного аппарата. А сам этот аппарат зиждется на вполне определенном истолковании концепта волновой функции, который позволяет рассчитать вероятности на-ступления определенных событий. Резонно ввести представление о принципе квантово-химического описания. Без него невозможно сформулировать ни один квантово-химический закон.

Отказ от исследования концептуального смысла принципов все-гда чреват различного рода заблуждениями. К сожалению, они по-ка не стали предметом тщательного философского анализа. Тем не менее, есть возможность указать некоторые типы искажения зна-чимости принципов в теориях.

Во-первых, часто теория излагается вообще без упоминания подлинных химических принципов. Так, в химической атомистике Дальтона нет принципов. В ней много актуального сказано о хими-ческих атомах как объекте химии, но не указан принцип, который бы определял смысл закона кратных отношений.

Во-вторых, то и дело законы замещают принципами, а принци-пы законами. Выше мы привели пример с соотношением неопреде-ленностей в действительности, являющимся не принципом, а зако-ном. А вот другой показательный пример. В механике Ньютона так называемый первый закон задает инерциальные системы отсчета, в рамках которых только и выполняются законы механики, то есть он является не законом, а принципом.

Исключительной важности эпистемологического характера со-бытие было связано с изобретением специальной теории относи-тельности. Альберт Эйнштейн оказался первым физиком, который

62

понял, что равенство скорости света во всех инерциальных систе-мах отсчета является не экспериментальным фактом, а принципом. То, что абсолютное большинство физиков считало фактом, в дей-ствительности оказалось принципом.

В-третьих, часто принципами называются положения, которые в силу их недостаточной изученности ошибочно считаются осново-полагающими. Таковы в квантовой физике и химии принципы до-полнительности Бора, наблюдаемости Гейзенберга, а также на-глядности. Все они были сформулированы до прояснения концеп-туального содержания квантовой механики. В этот период они ка-зались самостоятельными положениями. В дальнейшем было вы-яснено, что ключом к их пониманию является принцип квантово-механического описания, но это обстоятельство не привело к изме-нению квантовой терминологии. По-прежнему рассуждают о прин-ципах дополнительности и наблюдаемости.

В-четвертых, часто принципами называют вспомогательные по-ложения, которые не вписываются в данную теорию. Такого рода положения являются кандидатами на роль подлинных научных принципов, но не более того. Примером такого кандидата является принцип Бренстеда–Поляни, согласно которому существует ли-нейная зависимость между кинетическими (энергия активации) и термодинамическими (энергия Гиббса, Теловой эффект) парамет-рами в сходных химических реакциях¹. Строго говоря, речь должна идти о гипотезе, не более того. То же само справедливо и относи-тельно так называемого принципа Ле Шателье–Брауна, согласно которому при оказании внешнего воздействия на систему, находя-щуюся в состояния равновесия, в ней происходит такое смещение равновесия, которое ослабляет это взаимодействие.

Таким образом, выяснение подлинных принципов является пер-воочередной задачей анализа концептуального содержания теории. Таковыми применительно к современной химии являются принцип квантово-механического описания, принцип экстремального (наи-меньшего) действия и принцип Паули. К сожалению, в абсолютном большинстве учебных и научных монографий по химии концепту-

Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М., 2003. С. 438.

63

альный анализ химической теории оставляет желать много лучше-го. Неряшливость в этом вопросе исключительно пагубна. Вроде бы незначительные ошибки на «входе» теории, то есть там, где имеют дело с принципами, выливается в грандиозные ошибки на ее «выходе», так как они в результате многократно преумножаются.

Принцип наглядности и принцип визуализации . В истории химии, особенно квантовой, не счесть коллизий, связанных с жела-нием представить химические процессы в наглядной форме: все изучаемые реалии должны быть даны в форме, доступной органам чувств. Насколько нам известно, принцип наглядности не нашел четкой формулировки у кого-либо из философов. Но в содержа-тельном отношении он, пожалуй, ближе всего к установкам эмпи-риокритицизма Эрнста Маха, который настаивал на представлении всех экспериментальных данных в форме ощущений, то есть в форме чувств. Проводимая им критика эксперимента (отсюда тер-мин «эмпириокритицизм») начиналась с требования представления экспериментальных данных в форме ощущений. Он отказывался признать реальность атомов, поскольку их никто не видел. Лучше один раз увидеть экспериментальный объект, чем сто раз подумать о нем.

В начале прошлого века эмпириокритицизм Маха был довольно популярен среди химиков. С трудом осознавалось, что эмпириок-ритицизму, как это понял физик Альберт Эйнштейн, не достает концептуальности. Образно выражаясь, мы видим не столько гла-зами, сколько умом. Принцип наглядности приобретает характер актуального научного принципа лишь тогда, когда он содержит требование выявления концептуального содержания чувственных форм. Но именно оно, как правило, не попадает в поле зрения ак-тивных сторонников принципа наглядности. Часто они выступают от имени устаревших теорий. И именно их установки считают на-глядными.

Уроки квантовой физики и химии показывают, что при пред-ставлении ее содержания в наглядной форме надо быть исключи-тельно бдительным в концептуальном отношении. Возможность представления всех концептов квантовой механики в наглядной форме пока не доказана. Но, видимо, рано списывать принцип на-

64

глядности в архив. Это особенно существенно для специалистов в области методики химии. Но, пожалуй, несомненно, что «наивное» понимание принципа наглядности не совместимо с квантовой хи-мией. Недопустимо представлять себе, например, электроны в форме корпускул, волн или их цуга. Ученый всегда должен руко-водствоваться положением, что жизненность того или иного на-глядного образа определяется его концептуальным содержанием.

Выше мы отнеслись к принципу наглядности достаточно крити-чески. Но в свете успехов, достигнутых в процессе использования компьютерных моделей, позволяющих достигнуть так называемой визуализации, то есть представления химической реальности по-средством наблюдаемых на мониторе графических образований, упомянутая критика должна быть скорректирована. Исследователь должен стремиться не к наглядности, а к визуализации. Речь идет

0 такой стадии научного исследования, отказ от которой его суще-
ственно обедняет и, в конечном счете, искажает. Принцип нагляд-
ности в том виде, в котором он описан в существующей литерату-
ре, не учитывает содержание концептуальной трансдукции. Совсем
другая ситуация складывается вокруг принципа визуализации. Он
способен направить исследование по правильному пути, а именно,
способствовать целеустремленной выработке отнюдь не простых
зрительно воспринимаемых концептуально насыщенных образов.
Можно констатировать, что развитие современной науки привело
от принципа наглядности к принципу визуализации.

Принцип наблюдаемости. Он был сформулирован одним из основателей квантовой физики Вернером Гейзенбергом в следую-щей форме: «Разумно включать в теорию только величины, под-дающиеся наблюдению»¹. Эйнштейн возразил Гейзенбергу в до-вольно резкой форме: «С принципиальной точки зрения желание строить теорию только на наблюдаемых величинах совершенно нелепо. Потому что в действительности все ведь обстоит как раз наоборот. Только теория решает, что именно можно наблюдать»².

С философской точки зрения спор двух гениев науки весьма по-казателен. Эйнштейн более определенно, чем Гейзенберг подчер-

¹ Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М., 1989. С. 191.

² Там же. С. 191–192.

65

кивал концептуальный статус теории. Но его оппонент, очевидно, был знаком с ним отнюдь не понаслышке. Почему в разговоре ме-жду двумя выдающимися учеными возникла острая ситуация? По-чему замечание Эйнштейна очень удивило Гейзенберга? Потому что они по-разному ранжировали принципы научной теории. Фо-ном их спора была квантовая механика. Эйнштейн ставил принцип наблюдаемости на место, следующее за основными принципами теории. Гейзенберг же полагал, что теория начинается именно с принципа наблюдаемости. К сожалению, наши герои ограничились лаконичными замечаниями. Реконструируя их возможную пози-цию относительно квантовой теории, можно сказать, что для Эйн-штейна она начинается с постулата волновой функции, а для Гей-зенберга с принципа наблюдаемости. Позиция Эйнштейна нам представляется более взвешенной. Она не отрицает принцип на-блюдаемости, но предполагает его «осторожную» формулировку. Например, такую: содержательность концептов теорий непременно должна проявиться в результатах наблюдений. Разумеется, речь идет о таких науках, в которых имеет место операция наблюдения. Химия как раз и является такой наукой.

В области квантовой химии вопрос о состоятельности принципа наблюдаемости приобретает особенно острое значение. Действи-тельно, широко распространено мнение, что феномен волновой функции выпадает из поля действия принципа наблюдаемости. Де-ло в том, что эта функция не представляет реальный волновой про-цесс, который доступен наблюдению. До появления квантовой ме-ханики физики и химики не встречались с процессами, которые бы в принципе были ненаблюдаемыми. Когда же это случилось, то возникла проблемная ситуация, преодоление которой затягивается.

На наш взгляд, суть описываемой ситуации состоит в следую-щем. Так называемые чистые состояния в принципе не поддаются процессу наблюдения. Измерение разрушает чистые состояния, свидетельствуя о смешанных состояниях. Означает ли это, что нужно отказываться от признания реальности чистых состояний? Нет, не означает. Теория позволяет перейти от результатов измере-ний, относящихся к смешанным состояниям, к чистым состояниям. Между этими двумя типами состояний существует определенная

66

зависимость, именно она позволяет по результатам измерений су-дить не только о смешанных, но и о чистых состояниях. Но при этом ни на секунду не следует забывать о специфической природе этих состояний.

Рассмотрим в этой связи, например, вопрос о природе расстояния между атомами в составе молекулы. Оно имеет два смысла. В одном случае это расстояние является параметром наблюдаемого явления, в другом – ненаблюдаемого, чистого состояния. Необходимо всегда делать различие между тем, что наблюдается и что в принципе не может быть наблюдаемо. Как правило, в книгах о физической химии речь идет о расстоянии между атомами (длине химических связей) как параметре смешанного состояния. И оно же отождествляется с соответствующим параметром чистого состояния. Молекулы с при-сущими им геометрическими формами могут наблюдаться. Но при этом речь идет о смешанном состоянии. Молекулы и атомы в их чистом состоянии никто не наблюдал и, судя по современному со-стоянию квантовой химии, никогда и не увидит.

Итак, принцип наблюдаемости актуален для интерпретации квантовой химии, но лишь в случае, если он интерпретируется в свете постулата о волновой функции.

Квантовый принцип относительности к средствам наблюде- ния. Он является конкретизацией принципа наблюдаемости. Этот принцип применительно к квантовой механике развил Нильс Бор. Энергичным его сторонником в нашей стране был В.А. Фок. Смысл рассматриваемого принципа излагался Бором и Фоком мно-гократно, но обычно немногословно. В силу этого у нас нет воз-можности дать его лаконичное определение в соответствии с ка-кой-либо цитатой из произведений Бора или Фока. Постараемся, однако, выразить суть дела. Измерительный прибор является по-средником между экспериментатором и микрообъектами. Речь идет об оценке роли этих посредников и, соответственно, признаков изучаемых объектов.

Согласно наиболее ортодоксальной точке зрения измеряемый объект K обладает свойствами а, b, с. Запишем это обстоятельство в символьной форме как K(а, b, с, d). Все признаки являются свой-ствами, то есть одноместными предикатами, не зависящими от из-

67

мерительного прибора (G). Измерение выявляет признаки, но сам объект остается неизменным.

Уже специальная теория относительности Эйнштейна принесла с собой новации, осознание которых потребовало от ученых нема-ло усилий. Вопреки господствовавшему мнению выяснилось, что подобно механической скорости протяженности и длительности являются не признаками-свойствами, а признаками-отношениями. Но это означало, что исследователь имеет дело не с объектом А, а с системой (А + G). Прибор оказался больше, чем посредником, вы-ступая в качестве полноправного члена экспериментальной системы.

Наиболее радикальные новации оказались связанными с кванто-вой механикой. Представление о неизменности изучаемого в про-цессе эксперимента объекта пришлось отставить в сторону. Теперь приходится вводить представление о своеобразном фамильном сходстве целого ряда специфических квантовых объектов: K^чис(а, b, с, d); K^см(а^см, b^см, с^см, d^см). В соответствии с приведенными символьными обозначениями рассматриваются чистые и смешан-ные состояния. В чистом состоянии параметры а, b, с, d не облада-ют каким-либо определенным значением. Измерение в зависимости от используемого типа прибора создает некоторое смешанное со-стояние, причем образуются пары значений, описываемых соотно-шениями неопределенности. В наших обозначениях это соответст-венно а^см и b^см, с^см и d^см. В данном случае указаны лишь две пары параметров, описываемых соотношениями неопределенностей. В действительности же их значительно больше. Но почему мы счита-ем, что все А обладают фамильным сходством? Потому что они фигурируют в рамках одной и той же теории. После всего сказан-ного квантовый принцип относительности резонно сформулиро-вать следующим образом: смешанные состояния образуются в про-цессе измерения, до них они не существуют.

Что же касается запутанных состояний, то их статус подобен статусу чистых состояний. Если измерение произведено над одной из двух частиц, находящихся в запутанном друг с другом состоя-нии, то она переходит в смешанное состояние. Вторая же частица продолжает пребывать в запутанном состоянии. Вычисленное по результатам первого измерения значение ее параметра будет под-

68

тверждено лишь в случае произведения операции измерения над нею самою.

Таким образом, квантово-механическая реальность существует в трех разновидностях, каковыми являются соответственно, чистые, запутанные и смешанные состояния. Бор и Фок в своих рассужде-ниях совершили далеко не безобидную методологическую пере-становку. Они исходили из принципа относительности к средствам наблюдения, при характеристике которого опирались на категории возможного и действительного. В результате Фок пришел к выво-ду, что до измерения частица обладает всего лишь потенциальны-ми состояниями, а затем она становится действительной. Правиль-ная же аргументация состоит в рассмотрении принципа относи-тельности к средствам наблюдения вслед за постулатом волновой функции, различая чистые, смешанные и когерентные состояния. Что же касается концептов «возможности» и «действительности», то они могут истолковываться по-разному как в классическом, так и в квантово-механическом смысле. Последнее имеет место лишь в случае, если при их интерпретации используются представления о чистых, запутанных и смешанных состояниях.

До сих пор мы рассуждали в рамках усовершенствованной ко-пенгагенской интерпретации квантовой механики. В последние го-ды с ней успешно конкурирует многомировая интерпретация кван-товой механики Эверетта–Уиллера¹. Ее основополагающие идеи были впервые сформулированы американским физиком Хью Эве-реттом. Сам он называл свою концепцию теорией универсальной волновой функции, или теорией относительного состояния. Термин «многомировая интерпретация» ввел в физику Брюс Де-Вит. Суть этой концепции заключается в том, что весь мир описывается од-ной волновой функцией, подчиняющейся принципу суперпозиции. Это означает, что разом существует множество миров. В экспери-

¹Everett H. III. " Relative state" formulation of quantum mechanics // Reviews of Mod­ern Physics. 1957. Vol. 29. No. 3. P. 454-462; DeWit B.S. Gruham N. (eds.) The many-worlds interpretation of quantum mechanics. Princeton, N.Y., 1973; Менский М.Б. Квантовые измерения, феномен жизни и стрела времени: связи между «тремя ве-ликими проблемами» (по терминологии Гинзбурга) // Успехи физических наук. 2007. № 4. С. 415–425.

69

менте в соответствии с волей исследователя выделяется один из миров. Редукции мировой волновой функции не происходит. Клас-сическая физика оказывается полностью не у дел. Согласно усо-вершенствованной копенгагенской интерпретации в квантовой ме-ханике измерение выступает как двухактный процесс: вслед за де-когеренцией наступает фаза декорреляции (применительно к запу-танным состояниям), которая заканчивается появлением смешан-ного состояния. Согласно многомировой интерпретации процесс измерения изменяет состояния чистых и запутанных состояний, но он не приводит к образованию смешанных состояний.

Конкуренция между двумя рассматриваемыми теориями про-должается. Компромисс же нам видится в том, что изживается про-тивостояние классического и квантово-механического описания. Но делается это от имени квантовой теории.

Принцип операционализма . Нобелевский лауреат американ-ский физик Перси Бриджмен утверждал, что «основная идея опе-рационального анализа очень проста, а именно: нам не известно значение параметра до тех пор, пока не определены операции, ко-торые используются нами или нашими коллегами при применении этого понятия в некоторой конкретной ситуации»¹.

«Для того чтобы какую-нибудь логическую систему можно бы-ло считать физической теорией, необходимо потребовать, чтобы все ее утверждения можно было, – излагает Эйнштейн точку зре-ния Бриджмена, – независимо интерпретировать и «операционали-стски» «проверить». В действительности же еще ни одна теория не смогла удовлетворить этим требованиям. Для того чтобы какую-нибудь теорию можно было считать физической теорией, необхо-димо лишь, чтобы вытекающие из нее утверждения в принципе допускали эмпирическую проверку»².

Процитируем также Чарльза Пирса, основателя американского прагматизма. Формулируя прагматическую максиму, он разъяснял суть дела следующим образом: «Следует рассмотреть все диктуе-мые некоторым понятием следствия, которые будет иметь предмет этого понятия. Причем те, что согласно этому же понятию способ-

¹ Бриджмен П. The narure of some of our physical concepts. N.Y., 1952. P. 8.

² Эйнштейн А. Собр. науч. тр. М., 1967. С. 306.

70

ны иметь практический смысл. Понятие об этих следствиях и будет составлять полное понятие о предмете»¹.

Бриджмен выступал, по сути, от имени вполне определенной философии, а именно – прагматизма. Эйнштейн же был сторонни-ком не прагматизма, а концептуализма. Оба выдающихся физика избегали отчетливой философской характеристики своих позиций. Речь идет о довольно типичной ситуации: представители субнаук, в том числе физики и химии, предпочитают не ввязываться в фило-софские дискуссии, избегая тем самым каких-либо замечаний по поводу их философской подготовки. Сказывается их недостаточная метанаучная подготовка. Но философствовать они все-таки вынуж-дены! И они действительно философствуют, но очень часто без яс-ного определения своей философской позиции.

Обозначим суть спора между прагматистами и концептуалиста-ми. Прагматист: ученый придумывает гипотезу, которая позволя-ет интерпретировать статус изучаемых явлений. Но гипотеза долж-на быть действенной, все, что в ней содержится должно быть по-ставлено на очную ставку с результатами экспериментов. Концеп-туалист: ученый придумывает гипотезу, которая позволяет пред-сказать результаты экспериментов; отсюда не следует, что любая ее часть проверяется экспериментально. Прагматист недоволен концептуалистом, ибо полагает, что его позиция допускает про-никновение в гипотезу ненаучного содержания. Концептуалист не-доволен прагматистом, который, по его мнению, недооценивает значимость теории.

Мы изложили позиции прагматиста и концептуалиста в самом общем плане, который никак не учитывал специфику квантовой теории. Обратившись к ней, мы лучше поймем суть рассматривае-мого спора. В своей развертке квантовая теория выступает как не-которая трансдукция, начальным звеном которой выступает посту-лат (принцип) волновой функции. Для запуска процесса трансдук-ции необходим операциональный принцип, а уже вслед за ним принцип относительности к средствам наблюдения. Без этих двух принципов трансдукция не могла бы состояться. Это наводит на

Пирс Ч.С. Начала прагматизма. СПб., 2000. С. 138.

71

мысль, что новый этап трансдукции связан с введением опреде-ленного принципа. Но каждый из них находится на своем месте. Стоит только на первое место водрузить не постулат волновой функции, а какой-то другой принцип, например, принцип относи-тельности к средствам наблюдения, как сразу же теряется из вида та концептуальная специфика, которая как раз характерна для кван-товой физики и химии. Это обстоятельство находит у концептуали-стов более четкое выражение, чем у прагматистов, которые счита-ют основополагающим принципом относительность к средствам наблюдения.

С учетом этого обстоятельства можно констатировать, что в споре Эйнштейна с Гейзенбергом и Бриджменом он занимал более последовательную позицию, чем его оппоненты. Но, во-первых, он не счел нужным подчеркнуть достоинства их воззрений, а именно, стремление выявить логику трансдукции. Во-вторых, Эйнштейн не разъяснил свое утверждение о необходимости всего лишь возможности экспериментальной проверки положений тео-рии, как он выразился, «в принципе». Как это понимать? Нельзя ли более четко определить, что именно проверяется, а если что-то не проверяется, то почему? Правомерно ли вообще считать, что, на-пример, постулат волновой функции проверяется? На наш взгляд, на эти вопросы можно дать вполне определенные ответы.

Сначала формулируется постулат волновой функции. после за-писи волновой функции в определенном виде, исследователь имеет уже дело с научным законом, ибо, по определению, он выступает как связь между переменными. Но поскольку эта связь есть, то на-личествует и закон. Волновая функция для частицы, свободно дви-жущейся по оси x, записывается, как известно, в следующем виде:

ψ = exp –2π i/h(Et – p_xx), где E – энергия, p – импульс, t – длительность, x – протяженность, h – постоянная Планка, i – мнимая единица. В данном случае не оговорено, какие именно значения принимают параметры, указан-ные в скобке. Указан лишь тип их связи друг с другом, то есть за-кон, присущий чистому состоянию. Но значения параметров чисто-го состояния нельзя определить «в принципе». Это – во-первых. Во-вторых, эксперимент зафиксирует некоторые значения смешан-

72

ного состояния. Но лишь некоторые, а не все возможные. Хотя лю-бое из них может быть определено «в принципе». Следовательно, эйнштейновское «в принципе», относится не к закону, а к его трансформации, которая приводит к эмпирическим фактам.

Нам осталось пояснить проверку e, i, h и знака минуса. Экспе-римент не приводит к установлению величин e, i, h, но зато полу-чает выражение их смысл. Постоянная Планка необходима для вы-ражения квантовых свойств, без нее не было бы квантовой меха-ники; e, i и знак минус необходимы для придания волновой функ-ции именно того вида, который позволяет описать результаты экс-периментов. Следовательно, косвенным образом эти результаты свидетельствуют об актуальности рассматриваемых концептов квантовой теории. Итак, определенным образом эксперименталь-ные данные действительно подтверждают как постулат волновой функции, так и ее понимание в качестве закона. Можно сказать, что, в конечном счете, от загадочности квантовой теории ничего не остается. Необычного и проблемного много, но не загадочного.

Принцип дополнительности Бора и соотношение неопреде-ленностей. Для полноты картины рассмотрим также так называе-мые принципы дополнительности Бора и неопределенности Гей-зенберга. Размышляя над проблемными вопросами квантовой ме-ханики, Нильс Бор отмечал, что «данные, при разных условиях опыта, не могут быть охвачены одной единственной картиной; эти данные должны рассматриваться как дополнительные в том смыс-ле, что только совокупность разных явлений может дать более пол-ное представление о свойствах объекта»¹.

В этом как раз и состоит содержание принципа дополнительно-сти. К сожалению, многочисленные сторонники принципа допол-нительности не обращают никакого внимания на противоречивость утверждения Н. Бора. Вопреки его утверждению «одна единствен-ная» картина существует, ею является квантовая механика с ее по-стулатом волновой функции. Одного этого постулата достаточно для осознания необходимости синтеза данных всех измерений.

Но почему же Бор так энергично выступал в защиту принципа дополнительности, причем вплоть до конца своих дней? Надо по-

Бор Н. Избр. науч. тр. М., 1971. Т. 2. С. 407.

73

лагать, сама формулировка принципа дополнительности появилась не случайно, а явилась реакцией на какую-то актуальную проблему.

Это действительно так. Попытки описать результаты квантово-механических измерений посредством концептов классических концептов, как известно, неудовлетворительны. Если же к ним до-бавить принцип дополнительности, то создается иллюзия, что про-блемная ситуация разрешена. Именно эта иллюзия и привела Бора к принципу дополнительности. Он упорно придерживался ошибоч-ного убеждения, что результаты квантово-механических измерений должны описываться посредством понятий классической физики. Но поскольку они противоречивы, то их необходимо сопроводить принципом дополнительности. Но дело в том, что после этого они не перестанут быть противоречивыми. Такова подоплека его ошиб-ки. Таким образом, принцип дополнительности не является прин-ципом квантовой механики.

Интересно, что Бор придавал принципу дополнительности об-щефилософскую значимость. «В общефилософском аспекте знаме-нательно здесь то, что в отношении анализа и синтеза в других об-ластях знания мы встречаемся с ситуациями, напоминающими ситуацию в квантовой механике. Так, цельность живых организмов и характеристики людей, обладающих сознанием, а также и чело-веческих культур представляют черты целостности, отображение которых требует типично дополнительного способа описания»¹. Имеется в виду, что анализ и синтез дополняют друг друга. Одно дело, если рассматриваются части системы, другое – когда система фигурирует как целое. Анализируя, мы не учитываем, а порой и разрушаем целое. Когда же рассматриваем целое, то не учитываем, что оно состоит из некоторых частей.

На первый взгляд, рассуждения Бора представляются не только правильными, но и в высшей степени оригинальными. Но при ближайшем рассмотрении выясняется, что они никак не свидетель-ствуют в пользу принципа дополнительности. По сути, он рассуж-дает о природе так называемых системных признаков. Дело в том,

Бор Н. Избр. науч. тр. М., 1971. Т. 2. С. 532.

74

что взаимодействие частей системы приводит к образованию инте-гративных свойств, которыми эти части не обладают. Например, молекула воды обладает такими свойствами, которыми не облада-ют два атома водорода и атом кислорода, образующих ее состав. Это обстоятельство прекрасно объясняется квантовой химией, только и всего. Характеристики атомов и молекул не дополнитель-ны в том специфическом смысле, который постулировал Бор. Суть рассматриваемой ситуации с системными признаками достаточно проста¹: они являются результатом взаимодействия некоторых объ-ектов. Чтобы это понять, нет необходимости прибегать к услугам принципа дополнительности, который ничего не разъясняет.

Что касается так называемого принципа неопределенности Гей-зенберга, согласно которому произведение неопределенностей двух канонически сопряженных величин больше или равно половине приведенной постоянной Планка (например, ∆ p_x ∆ x ≥ ћ /2), являет-ся следствием основных постулатов квантовой механики. Именно поэтому следует говорить не о принципе неопределенности, а о соотношении неопределенностей. Разумеется, с позиций классиче-ской физики соотношение неопределенности исключительно не-обычно, но это не повод для введения представления об особом принципе.

Итак, основные вехи научной трансдукции размечены принци-пами, которые образуют некоторую иерархию. Перестановка принципов местами недопустима. На наш взгляд, последователь-ность квантовых принципов должна быть представлена в сле-дующем виде:

постулат волновой функции ⇒ принцип Паули ⇒

операциональный принцип ⇒ принцип визуализации ⇒

принцип наблюдаемости ⇒ принцип относительности

к средствам наблюдения.

¹ Справедливости ради отметим, что при объяснении природы системных призна-ков исследователи встречаются со значительными трудностями, но они преодоле-ваются без обращения к принципу дополнительности. См.: Канке В.А. Философия науки: краткий энциклопедический словарь. М., 2008. С. 181–183.

75

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: