Квантовая механика и познаваемость объективной реальности

 

 

Б. Я. Пахомов

Одной из центральных философских проблем квантовой теории (и в первоначальной, нерелятивистской, и в современной, релятивистской ее форме) является, как известно, проблема отражения в нашем знании объективной реальности. Эта проблема может быть сформулирована -следующим образом: возможно ли в области квантовых процессов на основании информации, получить которую можно только в процессе наблюдения с применением приборов, построить теорию, позволяющую судить о поведении и свойствах объектов вне всякого наблюдения, вне взаимодействия с приборами или макроскопическими телами — аналогами приборов?

В рамках классической физики этот вопрос, как известно, имел положительное решение, в то время как в рамках квантовой теории широко распространен отрицательный ответ. Именно это обстоятельство явилось основой многолетних полемических выступлений А. Эйнштейна против так называемой копенгагенской интерпретации, основной лейтмотив которой В. Гейзенберг сформулировал следующим образом: «...Эта интерпретация вс.е-таки не дает никакого описания того, что происходит на самом деле, независимо от наблюдений или между нашими наблюдениями. Что-нибудь должно ведь, однако, происходить — в этом мы можем не сомневаться» [1, стр. 116].

 

Концепция, согласно которой знать реальность вне наблюдения в области квантовых явлений невозможно, представляется логически весьма неоднородной, а потому и непоследовательной. Одни аргументы носят характер ссылок на особенности познающего субъекта, другие— на особенности микрочастиц, причем остается неясным, где причины и где следствия. (Эту двойственность аргументации можно проследить и у Н. Бора, и у В. Гейзенберга.) Должны ли мы считать, что, например, соотношение неопределенностей есть просто выражение на языке математики неизлечимой ограниченности мыслительных способностей познающего субъекта (необходимость применять раз и навсегда заданные — кем или чем? — понятия в той области, где они заведомо неприменимы), или этот закон все же выражает специфику поведения микрочастиц, или он несет на себе в определенном сочетании (каком именно?) и отпечаток особенностей объекта, и отпечаток особенностей субъекта?

 

В этой связи представляется важным четко различать два тесно связанных, но все же принципиально различных вопроса — вопрос о том, каким путем приобретаются наши знания об объективной реальности, и вопрос о том, имеют ли приобретенные знания объективное (т. е. независимое от субъекта и применяемого им способа получения этих знаний) содержание. На наш взгляд, в докладе П. С. Дышлевого второй вопрос оказался упущенным, а потому вся про блема получает одностороннее и в ряде пунктов весьма спорное освещение. Трудно согласиться с таким вариантом теории познания, в котором рассматривается только способ получения знания, но полученные результаты не оцениваются с точки зрения их объективной истинности, т. е. наличия такого содержания, которое не зависит ни от человека, ни от человечества, хотя и получено как результат деятельности познающего субъекта.

 

Конечно, истина есть процесс, но в этом процессе есть свои относительно завершенные результаты, относительно устойчивое знание, которому можно и нужно дать гносеологическую оценку, иначе получится своеобразный вариант «диалектического агностицизма» (процесс есть, а результатов нет).

 

Если говорить о способе получения знаний, то несомненно, что без субъекта процесса познания нет и быть не может. Без познающего субъекта квантовая теория возникнуть не могла (даже у человека она появляется не сразу — мы ведь отмечаем всего лишь 40-летие этой теории). Совершенно ясно, что здесь специфика квантовой теории ни при чем—это общее (и притом весьма тривиальное) положение теории познания. Доказывать это положение — значит ломиться в открытую дверь. Столь же ясным является и то, что познание микрочастиц невозможно без применения прибора — просто в силу того, что нашим органам чувств они недоступны.

 

Гораздо более сложным является второй вопрос — что же мы знаем в результате относительного завершения некоторого этапа процесса познания? Это уже вопрос не о способе получения исходных данных для построения научной теории, а о характере самой теории.

 

В гносеологическом плане утверждение, будто теория представляет собой описание поведения приборов по той якобы причине, что приборы служат единственным первоисточником наших знаний о микромире, является столь же ошибочным, как и утверждение, будто наши знания представляют собой лишь описания наших ощущений по той якобы причине, что ощущения служат единственным первоисточником всех наших знаний.

 

Полная несостоятельность такой плоско эмпирической теории познания была выяснена задолго до возникновения квантовой теории и — пусть не обвинят нас в догматизме — возникновение квантовой теории в этом вопросе абсолютно ничего не меняет. Ощущения действительно являются первоисточником всех наших знаний, но наши знания отнюдь не являются описанием взаимной связи наших ощущений (они являются отображением объективной реальности) Приборы действительно являются единственным источником первичной инфор-ции о микромире, но отсюда никак не следует вывод, будто построенная на основе этой информации физическая теория именно по этой причине должна рассматриваться лишь как описание взаимной связи показаний приборов.

 

И в том, и в другом случае решающее значение имеет то фундаментальное для теории познания обстоятельство, что через посредство 'выдвижения и экспериментальной проверки создаваемых творческим мышлением гипотез научная теория неизбежно выходит за узкие рамки непосредственно данного человеку, позволяет получить объективно достоверную картину того, что происходит в мире независимо от наших ощущений и независимо от наших приборов. Невозможно отрицать, что именно такая творческая деятельность человеческого мышления, неизбежно выходящего за рамки непосредственно данного, создала и -саму квантовую теорию, и ее последующие обобщения (только один из бесчисленного числа примеров — гипотеза кварков).

 

Разумеется, здесь сразу же возникает вопрос — а как это возможно? Разве действительность не дана нам в сугубо человеческих формах чувственности, разве не взаимодействуем мы с ней на основе сугубо человеческих форм деятельности и разве не строим мы творчески теорию на основе сугубо человеческих форм мыслительной деятельности, являющихся отражением наших человеческих форм чувственно-практической деятельности? Разве не следует отсюда, что природа может нам быть известна только субъективно, а не объективно, не так, как она есть сама по себе?

 

Вопрос этот вовсе не является новым, как не является новым словом в теории познания и решение его по формуле «мы знаем только человеческую истину».

 

В истории философии творческая активность субъекта была с особой силой подчеркнута Кантом, но подчеркнута столь односторонне, что субъективное и объективное оказались в абсолютном противопоставлении, были разгорожены непроходимой стеной. В то же время и творческая активность -субъекта была вскрыта не полностью, поскольку Кант:

 

а)            игнорировал материально-практическую деятельность человека;

 

б)           рассматривал формы познавательной деятельности как вечные и неизменные, игнорируя творческий процесс развития и совершенствования людьми своих форм познавательной деятельности.

 

Хорошо известно, что Гегель с позиции диалектики резко критиковал дуализм Канта, подчеркивая, что противоположность субъективного и объективного относительна и существует лишь на основе их глубокого единства, что диалектически развивающиеся формы субъективной логики совпадают с наиболее общими законами объективной действительности. Разумеется, гегелевский принцип тождества бытия и мышления является идеалистическим, но является несомненным историческим фактом, что мыслители, шедшие к материализму от Гегеля (Фейербах, Маркс — и «молодой», и «поздний»,— Энгельс, Герцен), равно как и последователи Маркса (В. И. Ленин, Г. В. Плеханов), осмысливая этот принцип материалистически, рассматривали единство природы и человеческого общества, единство законов природы и законов материальной практической деятельности человека, единство наиболее общих законов природы и законов познавательной деятельности как важнейшее положение философии и, в частности, теории познания (принцип единства бытия и мышления, единства диалектики, логики и теории познания).

 

Верно, что мы можем отражать действительность только в сугубо человеческих формах отражения (эта истина просто тривиальна, так как человеку не могут быть присущи нечеловеческие формы отражения), но это ровно половина истины, и когда половину истины выдают за полное решение вопроса, то получается ложный ответ. Для полного решения вопроса необходимо в соответствии с принципами диалектики Маркса ответить на вопрос— как возникли и как развивались «сугубо человеческие» формы деятельности и формы отражения. Общественный человек не стоит вне природы, он есть часть природы, и он может успешно взаимодействовать с ней в своей практике лишь тогда, когда его деятельность осуществляется в соответствии с объективными законами самой природы, а не вопреки им. Соответственно этому и формы познавательной деятельности, формы мышления, возникающие на основе практической деятельности и постоянно проверяемые ею, творчески создаются мыслящим человеком в поисках соответствия с объективными законами природы, а не произвольно. Законы логики суть осознанные законы бытия. «Сугубо человеческие» формы деятельности (практической и теоретической) суть отражение (разумеется, лишь приблизительно верное) объективных, независимо от человека и его деятельности существующих законов, распространяющихся и на деятельность самого человека, который есть не только субъект, но также и объект, материальное существо, из атомов, из элементарных частиц, в конечном счете из кварков (если они существуют) состоящее и потому подчиненное не только социальным (тоже объективным!), но и биологическим, химическим, физическим, квантовым закономерностям, и которое возникнуть могло лишь в силу действия всех этих закономерностей.

 

Взаимодействие субъекта -с объектом может происходить лишь в соответствии с естественными свойствами этого объекта, а потому в принципе по тем же законам происходит взаимодействие объектов между собой в отсутствие человека. Сказанное позволяет сформулировать важный для гносеологии принцип инвариантности, который мы, в отличие от физических принципов инвариантности, могли бы называть принципом гносеологической инвариантности (или, может быть, гносеологически-онто-логической инвариантности). Он состоит в том, что свойства объекта и законы его взаимодействия с другими объектами таковы же, как и его свойства и законы взаимодействия по отношению к субъекту и применяемым им орудиям труда и исследовательской деятельности (это можно рассматривать также как одно из следствий того, что субъект есть также и объект).

Правильный ответ на вопрос А. Эйнштейна: «что происходит с микрочастицей, когда нет наблюдения?»— таков: с ней происходит то же самое, что и в случае наблюдения. Оговоримся немедленно, что сказанное нуж но понимать в следующем смысле: если /(-мезон распадается на два я-мезона в пузырьковой камере, то то же самое происходит с ним и вне ее; если /(-мезон обнаруживает странность—1, вступая в сильное взаимодействие с протоном рабочего вещества пузырьковой камеры, то то же самое может с ним произойти при столкновении с протоном вне пузырьковой камеры. Другими словами, если микрочастица вне наблюдения вступает в такое же взаимодействие, как и в экспериментальной установке, с ней происходит в точности то же самое, что и в условиях наблюдения.

 

Это есть принцип теории познания, который в квантовой теории столь же верен, как и в классической физике, принцип, который на каждом шагу используется каждым физиком в его работе. Отказ от этого принципа немедленно превратил бы науку в занятие, лишенное всякого серьезного смысла. Во всяком случае, мы были бы лишены какой бы то ни было возможности применять науку ко всем тем явлениям природы, которые совершаются в тот момент, когда человек не присутствует или когда он просто обратил свой взгляд в другую сторону.

 

В свете указанного утверждение, будто квантовая теория (мы имеем в виду общепринятый ее вариант) относится только к описанию процесса наблюдения, должно быть расценено как ошибочное — и с философской точки зрения, и с точки зрения фактического положения вещей в практике физического исследования. Однако утверждения об особой (роли процесса измерения в квантовых явлениях имеют определенные основания— только не в принципах теории познания, а в особенностях микромира. Обратимся еще раз к приведенным выше примерам. Нейтральный /(-мезон распадается на два я-мезона и под наблюдением, и без него, однако определенное значение комбинированной четности в общем случае не может быть приписано частице, пока распад фактически не произошел. Нейтральный /(-мезон может обнаружить странность—1, вступив в сильное взаимодействие с протоном в экспериментальной установке и вне ее, но, пока он не вступил в сильное взаимодействие, ему не может быть в общем случае приписано определенное значение странности. То же самое приходится сказать о значениях импульса и координаты, направлении спина и т. д.

 

Относительность к виду взаимодействия — вот философски правильное наименование той специфической особенности свойств микрочастиц, которую часто стараются изобразить как относительность к прибору или к процессу наблюдения. Суть дела не в наблюдении самом по себе, а в характере взаимодействия — будь то взаимодействие с частицами, входящими в структуру прибора, или такое же взаимодействие с такими же частицами в естественных условиях.

 

Относительность к виду взаимодействия является основанием и той специфической черты квантовых явлений, которая называется дополнительностью и которая состоит в том, что проявление одних свойств исключает проявление других, характерных для иного по своему характеру взаимодействия. В таком случае вопрос Эйнштейна может быть поставлен в новой форме: что же происходит с микрочастицей в промежутке между взаимодействиями, в которых выявляются определенные значения тех или иных физических величин? Ведь что-то должно происходить, а следовательно, и найти отражение в теории?

 

Несомненно, что любая микрочастица постоянно находится во взаимодействии; в то же время квантовая теория утверждает, что, несмотря на это (а может быть, и именно благодаря этому), по крайней мере некоторые физические величины не имеют определенного значения до осуществления весьма специфического взаимодействия, которое в широко распространенной интерпретации квантовой теории принято называть измерением. Обычное воздействие внешних сил на систему, подчеркивает, например, П. Дирак, «следует отличать от возмущения, вносимого измерением, поскольку первое совместимо с причинным описанием системы и с уравнениями движения, а второе — нет» [2, стр. 158]. О необходимости признать в квантовой механике два принципиально различных типа взаимодействия (процесс типа 1 —прерывный, скачкообразный, не подчиненный уравнению Шрединге-ра, статистический, и процесс типа 2, подчиненный уравнению Шредингера) пишет И. фон Нейман [3, гл. V, VI]. И. фон Нейман считает при этом, что принципиальное различие двух типов процессов обусловлено не физическими причинами, а участием в процессе типа 1 субъек-та-наблюдателя: все дело, по его мнению, в наличии процесса субъективного восприятия, который является необходимым заключительным элементом измерения, но который не поддается до конца физическому описанию.

 

В рамках диалектико-материалистической теории познания нет никаких оснований рассматривать квантовую теорию как неудачную попытку дать описание физическими понятиями психологических процессов человека. Не дает для этого никаких оснований и сложившаяся вполне успешная практика применения квантовой теории к описанию физических процессов, происходящих независимо от какого бы то ни было наблюдения.

 

Остается одно: признать, что принципиальное различие процесса типа 1 и процесса типа 2 имеет глубокие физические основания.

 

Взаимодействие типа 2, в рамках которого существенное значение имеют явления интерференции представленных в суперпозиции состояний, есть проявление волновой природы микрочастицы. Взаимодействие типа 1, при осуществлении которого прекращается интерференция представленных в суперпозиции состояний, а физические величины, не имевшие до того определенных значений, становятся определенными, есть проявление корпускулярной природы микрочастиц. Различие двух типов взаимодействия не порождено вмешательством измерения, но тем не менее оно имеет принципиально важные следствия для теории измерения и для понимания квантовой теории вообще. Процессы типа 2 (т. е. волновые) принципиально ненаблюдаемы, приборами любого устройства регистрируются исключительно только процессы типа 1, т. е. проявление корпускулярных свойств. О процессах типа 2 (например, интерференционных явлениях) можно судить только кос венно, на основании анализа результатов процесса типа 1 (это можно отчетливо видеть в хорошо известном примере прохождения частиц через экран с двумя щелями). . Если мыслить последовательно, то в данной ситуации есть две возможности. Первая состоит в том, чтобы в соответствии с довольно распространенной концепцией философского характера не признавать процессы типа 2 физически реальными. И действительно, такая точка зрения широко распространена в следующей форме: волны в квантовой теории не являются волнами какого-либо физически реального поля, это абстрактные волны вероятности, позволяющие лишь предсказывать результаты измерений (т. е. процессов типа 1). Едва ли, однако, можно назвать кого-либо из ученых, кто придерживался бы такого (понимания строго последовательно. Все дело в том, что интерференционные, дифракционные, резонансные эффекты играют слишком большую роль в поведении микрочастиц, чтобы можно было полностью отрицать их физическую реальность и рассматривать их лишь как интерференцию наших мыслей.

 

В таком случае остается вторая возможность — признать физическую реальность волновых явлений, несмотря на их принципиальную ненаблюдаемость, но только быть при этом последовательным до конца и отказаться от утверждения, что волны — это только абстрактные х волны вероятности (это не обязательно означает, что ф-функция есть прямое и непосредственное изображение этих волн, она может быть и косвенным их отображением).

 

Это приводит нас к признанию реального существования в микромире двух типов взаимодействия и соответственно двух типов объективной физической реальности, один из которых принципиально ненаблюдаем (по-видимому, это верно для каждого из трех известных видов взаимодействия — электромагнитного, сильного и слабого).

 

Уместно сослаться в качестве прецедента на то важное обстоятельство, что поле и вещество также являются двумя такими же типами физической реальности: поле в отличие от вещества и от квантов поля принципиально ненаблюдаемо, о его наличии и характеристиках можно судить исключительно косвенно, по наблюдению над поведением частиц вещества (пробных тел).

Оба отучая могут оказаться разными формами проявления одного и того же, если допустить, что волновые свойства микрочастиц суть особый случай проявления полевых свойств материи.

В обычной трактовке смысла волновой функции не содержится четкого указания на то, отражает ли волновая функция реальный процесс эволюции состояния микрочастицы до осуществления процесса типа 1 (измерения в обычном способе выражения) или относится исключительно только к результатам этого последнего процесса. Иначе: является ли задание волновой функции полностью эквивалентным заданию вероятностного распределения значений физических величин, которые частица проявит при измерении (или процессе типа 1), или задание волновой функции означает нечто большее, чем только это? Суждения на этот счет разноречивы.

 

С точки зрения первого понимания уравнение Шре-дингера никакого реального физического процесса не описывает, это лишь математическая процедура, позволяющая рассчитать вероятности проявления тех или иных значений физических величин в результате осуществления некоторого реального процесса, который, однако, уже не подчиняется этому уравнению.

 

С точки зрения второго понимания оно описывает реальный (но принципиально ненаблюдаемый) физический процесс типа 2, оказывающий реальное физическое влияние на результаты последующего осуществления процесса типа 1 (т. е. описывает реальную физическую эволюцию системы до измерения).

 

Имплицитно оба понимания содержатся в обычном понимании волновой функции и выявляются в зависимости от того, будут ли подчеркнуты слова «волновая функция характеризует объективные возможности» или слова «волновая функция характеризует совокупность вероятностей».

 

С точки зрения материалистической диалектики категория возможности обозначает не что-то, лишенное в настоящий момент реальности, а нечто реально существующее, действительное, но являющееся сверх того пред Посылкой, источником некоторого другого будущего процесса, в настоящий момент еще не существующего.

 

Опираясь на довольно прочную традицию, укоренившуюся в практике физических исследований и на принципы материалистической теории познания, можно прийти к следующему пониманию.

 

Волновая функция имеет двойственный физический смысл. Она не только определяет статистику проявления определенных значений физических величии при взаимодействии типа 1 (измерении), для чего требуется осуществление большого числа актов такого взаимодействия, но характеризует также объективно реальное состояние единичной частицы до осуществления такого взаимодействия и происходящие с ней процессы волнового характера (типа 2), например интерференцию частицы самой с собой.

 

Когда физик говорит, что соотношение неопределенностей порождено ограниченностью наших познавательных возможностей, то он несомненно рассуждает философски, хотя и не обязательно истинно. Когда философ в поисках истины хочет доказать, что соотношение неопределенностей и вообще специфика квантовой теории проистекают не из особенностей субъекта, а из специфических особенностей самих микрочастиц, создается впечатление, что он рассуждает совсем не философски. Однако может оказаться, что именно в этом направлении и лежит путь к истине в сложном вопросе материалистической философской интерпретации квантовой теории.

Категория: Философия | Добавил: fantast (22.09.2019)
Просмотров: 26 | Рейтинг: 0.0/0