РАБОЧАЯ ВЕРСИЯ В СТАДИИ ПРОВЕРКИ!!! Главная страница
Ф-56 Философские проблемы классической и неклассическои физики: современная интерпретация.

И.А.Акчурин

Новые экспериментальные и теоретические основания современных поисков единства научного знания

Совершенно неожиданный результат развития физической науки в самые последние годы — экспериментальная проверка некоего новейшего обобщения принципа единства научного знания, опытные поиски того, как конкретно наиболее просто "устроенные" элементарные частицы — фотоны — связаны с такими "высшими" и наиболее универсальными характеристиками и "способностями" Бытия, его атрибутами, как Протяженность и Познание'. Это стало возможным только благодаря феноменальному развитию в последние годы утонченнейшей техники лазерно-оптического эксперимента, позволяющего осуществить весьма точные, количественные опыты буквально с одним-единственным фотоном во всей используемой установке. Это можно считать очень поздним, но и совершенно блестящим подтверждением постоянного и настойчивого многолетнего интереса нашего выдающегося ученого С.И.Вавилова к именно такого рода экспериментам, однако нас здесь прежде всего будут интересовать некоторые более обобщенно-философские аспекты таких новейших однофотон -ных опытов.

Они позволяют снова рассматривать "лидера" современного естествознания — физику — не просто как одну из рядовых естественнонаучных дисциплин (как это имело место весь XIX век), а снова вернуть ей некогда утерянную славу "экспериментальной философии", — как она трактовалась во времена Декарта, Лейбница и Ньютона. И это — в эпоху просто фантастического прогресса и конкретных наук о природе и конкретных наук об обществе, когда, казалось бы, старые философские дискуссии XVI—XVII веков о принципах разделения "субстанций протяженных" и "субстанций мыслящих" могут интересовать уже только историков (науки и философии). Однако, оказывается, принципы эти, лежащие в самом фундаменте всего западного миропонимания, требуют в наши дни некоего фундаментального уточнения, а возможно, и радикального пересмотра в направлении, указанном еще великим энциклопедистом Дени Дидро.

Эксперимент Л.Мандела2 с сотрудниками прямо использует каноническую для понятийного аппарата квантовой теории схему с полупрозрачной для фотонов (полупосеребренной) пластинкой-светоделителем, дающем 50% вероятности прохождения (или отражения) падающего на него каждого фотона. Схема эта, как известно, лежит в основе всех дальнейших концептуальных конструкций еще в классической книге П.Дирака "Принципы квантовой механики" (играющей в современной физике, укажем в скобках, роль, аналогичную роли ньютоно-вых "Принципов" в прошлые столетия). Два зеркала направляют образованные фотонами лучи параллельно друг другу на две совершенно одинаковые линзы — нелинейные оптические преобразователи (из иодата лития), превращающие каждый из фотонов в пару — сигнальный и дополнительный, — когерентные, но вдвое меньшей энергии (и соответственно частоты).

Понижающие линзы-преобразователи расположены так, что оба дополнительных луча (от верхнего, скажем, и нижнего преобразователя) соединяются вместе в один (в нижнем преобразователе, пройдя который идут к своим детекторам). Сигнальные же лучи с помощью зеркал направляются к своим детекторам, перед которыми может происходить их интерференция, поскольку все они — когерентны. Тем самым мы создаем для фотонов топологически не тривиальное пространство "их жизни" — оптическую конфигурацию их путей, которая принципиально не позволяет определить — в силу законов мира квантов, по какому из путей — верхнему или нижнему — прошел данный сигнальный фотон после полупосеребренной пла-стинки-светоделителя. Более того, каждый из них будет также еще — как волна уже — идти сразу обоими путями, поскольку чуть-чуть меняя положение сигнальных детекторов (удаляя их или приближая по лучу), мы получим типичную интерференционную картину "гребней" и "впадин" в соответствующих отсчетах. Тем самым увеличивая (или уменьшая) расстояние, которое должны пройти сигнальные волны, мы можем добиться, чтобы они приходили к детекторам или "в фазе" или "в противофазе". До сих пор все соответствовало классическому понятийному анализу глубинной природы элементарных квантовых процессов в книге Дирака. Но установка Л.Мандела идет дальше классических опытов, позволяя сделать интересную вещь: впервые в мировой физической науке она позволяет уже в ходе эксперимента довольно радикально изменить топологию пространства, в котором "обитают" наши фотоны. Для этого, например, достаточно непрозрачным экраном перекрыть путь к детекторам нижним дополнительным фотонам.

И тогда именно происходит перед нами чудо "элементарного познания": сигнальные и дополнительные фотоны, в определенный момент времени излученные своими нелинейными преобразователями, более никогда ведь не встретятся — они направляются к совершенно разным детекторам, не имея ни малейшей возможности непосредственно воздействовать друг на друга. Тем не менее интерференционная картина сигнальных фотонов сразу исчезнет, если только одна группа дополнительных фотонов не дойдет до своих детекторов. А почему? Что же происходит в таком случае? Ведь чисто физически при этом никаких воздействий дополнительных фотонов на сами сигнальные фотоны не осуществляется!

Вот здесь-то мы и соприкасаемся впервые с тем, что мы и называем "элементарным" познанием: простейший логический анализ показывает, что теперь мы, в принципе, можем определить, по какому из двух возможных маршрутов сигнальные фотоны прошли к своему детектору (сравнивая, например, время их прибытия с временем прибытия оставшейся незаблокированной группы дополнительных фотонов). Теперь исходный фотон не может уже, подобно волне, идти через светоделитель сразу обоими путями и обязан, подобно всякой уважающей себя корпускуле, либо отразиться однозначно от пластинки-светоделителя, либо столь же однозначно пройти сквозь него.

При этом совершенно не обязательно, чтобы сравнение времен прибытия фотонов проводилось в реальности — достаточно одной лишь "угрозы" добычи, потенциальной возможности получения информации о том, по какому пути прошел фотон, чтобы он вынужден был выбирать только один-единственный маршрут. Таким образом, впервые в мировой науке получен совершенно фундаментальный экспериментальный результат: резкое (и сознательное) изменение топологии пространства, в котором "обитают" самые "простые" элементарные частицы — фотоны, влечет, имеет следствием довольно неожиданное изменение очень жесткого (обычно) отделения друг от друга "субстанций протяженных" и "субстанций мыслящих". Это разделение фиксировано достаточно четко и определенно, однозначно, только для физических процессов, в которых сколько-либо серьезного изменения топологии не происходит. Если же этого в ходе опыта нет, ситуация становится довольно загадочной: совершенно неживые — и тем более, казалось бы, не наделенные (поэтому) никакими "интеллектуальными" способностями, предельно "простые" материальные объекты — фотоны оказываются обладающими определенными — путь простейшими, но тем не менее познавательными способностями.

Вообще говоря, проблема связи меняющихся, варьирующих топологий и Познания (в самом широком смысле) является в настоящее время одной из серьезнейших и наиболее глубоких "тайн Мироздания" наших дней, поскольку именно топологические инварианты — определенные структурно-математические характеристики изучаемых объектов — определяют способности (и возможности) последних подвергаться воздействию определенных формообразующих (и даже телено-мических) факторов, которые неизбежно появляются во всяком регионе сильного взаимодействия и почти полного "перекрытия" физики и биологии (например, в области молекулярной биологии) буквально при всякой попытке применить здесь философскую категорию Причинения. Дело в том, что исторически все топологические инварианты (гомологии и т.д.) объектов и движений были впервые введены именно для структурно-математической характеризации способностей локальных процессов складываться в определенные целостные, глобальные образования. А без концептуального учета, так сказать, формообразующих (и даже теленомических) способностей локальных процессов, по-видимому, осмыслить, понять, как и почему даже у абсолютно "неживых" объектов появляются способности Познания абсолютно невозможно. Следует особо подчеркнуть, что Познание уже на этом, самом своем простейшем — "элементарном" уровне является существенно нелокальным, так сказать, "гештальтным": оно не происходит, образно говоря, "от точки к точке", или как-то последовательно алгоритмически, а совершается некоторым "целостным" образом, воспринимается сразу вместе, целиком, некоторой единой "картинкой". Может быть, здесь именно и находится наиболее глубокая причина самих наших неустанных поисков единства научного знания? Может быть, мы обитаем во Вселенной, в которой всякое Познание всегда связано с установлением некоего Единства вещей, ранее казавшихся нам очень и очень далекими друг от друга?

Эту именно точку зрения на Познание развивал в своих работах в конце второй мировой войны великий философ XX века М.Хайдеггер (и во втором разделе настоящей работы это будет доказано соответствующим философским анализом и цитатами), но мы хотели бы здесь обратить внимание на то, что проблема некоего целостного — "гештальтного" характера всякого познания стоит в научной психологии уже почти весь XX век и до сих пор не получила сколько-либо удовлетворительного или общепризнанного решения. Тем более примечательно и интересно, что даже на уровне элементарных частиц то, что там в каком-то смысле еще можно назвать, так сказать, "предпознанием" уже несет с собой все характерные черты определенной целостности, а не последовательности, не какого-то алгоритмического "перебора" от точки к точке (или от одной "команды" к другой). Тем самым выявляются, выделяются некоторые общие, характеристические черты всякого Познания, на каком бы уровне Бытия оно не протекало.

Самая простая теоретическая трактовка опытов Л.Мандела с сотрудниками напрашивается в рамках общей теории топо-сов3 — пространств с меняющейся, вариабельной топологией. Поскольку последние, подобно счетно-бесконечномерным гильбертовым пространствам квантовой теории (имеющим представления, как известно, и в виде квадратично сходящихся последовательностей чисел, и в виде абстрактного пространства функций с интегрируемым квадратом), имеют также и другое, не пространственное, а чисто логическое представление — с помощью неких обобщенно-пространственных реализации неклассических — интуиционистских логик, можно сказать, что перед нами, — в известной мере, современный аналог классических опытов Девиссона-Джермера, экспериментально доказавших в 20-е годы нашего века единство корпускулярных и волновых свойств всех мельчайших частиц материи.

Но только в данном случае, конечно же, нет пока еще вполне "непосредственного" проявления, так сказать, "познавательных" способное! ей наиболее просто "устроенных" элементарных частиц — фотонов, способных, например, проходить без каких-либо физических изменений, стабильно, поистине космические расстояния (протяженности от самых далеких галактик и квазаров) в миллиарды световых лет, и тоже никак за эти миллиарды лет — уже времени — не меняя закономерности своего поведения. Пока что, в опытах Л.Мандела с сотрудниками, "познавательные" способности фотонов проявляют себя, конечно же, несколько косвенно и опосредованно, но дальнейшее совершенствование методики таких экспериментов может сделать эти способности, по-видимому, и более явными.

Эти самые "первичные", зародышевые формы Познания целесообразно назвать именно "элементарными" в том точном смысле, что они совершаются на его еще "двоязыковой" ступени, поскольку как раз языковые, лингвистические построения Идеального — со своими весьма специфическими структурами (простейшие "порождающие" грамматические конструкции и т.п.) — переводят любое абстрактное Познание уже на совершенно другой уровень, который, к сожалению, находится полностью вне рамок настоящей статьи. Поскольку тщательное исследование, например, порождающих грамматик Хомского — совершенно самостоятельная область философского исследования, так сказать, "высших структур" Идеального, столь же отличная от интересующей нас темы, сколь, скажем, современная алгебра отличается от современной же теории интегрирования (см. соответствующие книги многотомных "Элементов" Бурбаки).

Что же касается общей проблемы взаимоотношений Протяженного и Познающего на других, более "высоких" (в каком-то смысле) уровнях организации Бытия, то здесь имеет место, по-видимому, соотношение (и дальнейшее развитие) типа коэволюции — в контексте идей современного, так называемого "глобального эволюционизма". И для того, чтобы получить здесь наше "элементарное Познание", так сказать, в "чистом виде", нам совершенно необходимо провести здесь то, что еще Э.Гуссерль называл "феноменологической редукцией" — освободить Познание от всех тех историко-эволюционных наслоений, которые связаны, например, с предсознательными инстинктами (доминирования и власти, описанными еще Ницше и ранним Масловым, или сексуальными, исследованными столь глубоко Фрейдом и его учениками); с сознательными уже, но еще очень и очень предрацио-нальными структурами человеческой психики и познания типа архетипов Юнга, личностных идентификации ("доброго" или "злого" героя, ковбоя, моряка-путешественника) Эриксона; властно-общественными структурами типа школ, больниц, тюрем и т.п. Фуко или национально-специфических мифов и фольклорных сказок Гачева.

Вместе с тем опыт Мандела — это уже первый эксперимент, так сказать, "типа Фарадея" в трудной и сложной проблеме соотношения Духа и Материи, точнее говоря, Протяженности и Познания, — когда даже чисто теоретическая — и только потенциальная! — возможность некоего познания совершенно радикальным образом меняет чисто физическое "поведение" фотонов в пространстве и времени. До сих пор в мировой науке опытов такого высокого экспериментального уровня и "профессиональной чистоты" в этой области просто не было.

Конечно, всегда имело место достаточно много даже сенсационных газетных сообщений о тех или иных случаях телекинеза и т.п., но почти все они, к сожалению, проводились обычно, во-первых, вне серьезной лабораторной (контролируемой) обстановки, а во-вторых, были весьма и весьма уязвимы для серьезной научной критики с точки зрения их добросовестности (Ури Геллер и т.д.). А самое главное — из них обычно ничего не следовало в смысле дальнейшего исследования: все они в лучшем случае оказывались набором странных случайностей, не способным сформулировать сколько-либо серьезную, интересную и прогрессивную программу дальнейших научных исследований. Все это требует, разумеется, более глубокого философского осмысления, а самое главное — новых, более утонченных физических экспериментов.

 

Философские обобщения

Таким образом, мы приходим постепенно к очень серьезной — и очень важной для самых различных современных научных дисциплин — методологической, философской проблеме: как конкретно мы сейчас, в наши дни должны представлять себе внутреннее единство всего нашего научного знания?

М.Хайдеггер еще во фрейбургских лекциях по истории философии 1939 г. дает краткий очерк ее становления и развития — со времени самой ее постановки Парменидом в классической античности. Идеи Платона, атомы Демокрита, энергии Аристотеля, влечения монад Лейбница, протяженность Декарта, объективность и предметность Канта, абсолютная идея Гегеля, "жизнь" Ницше, наконец, "становление" у самого Хайдегге-ра — таковы основные — и очень конкретные — моменты концептуального формирования этой центральной проблемы всякого сколько-либо серьезного теоретического мышления (и играющей сейчас интуитивно в нем роль, в чем-то аналогичную интуитивной роли "проблемы материи" в недавно "единственно правильной" марксистской философии).

Конечно, выдвижение в современных методологических (и чисто философских) исследованиях на первый план именно идей единства научного знания — с последующей их какой-то специфически современной конкретизацией в новой, математической "онтологии" — связано прежде всего с нарастанием в последние годы в самых различных разделах научного знания интереса к каким-то достаточно новым унифицирующим, объединяющим все знание концепциям и идеям, которые смогут достаточно определенно выявить наиболее перспективные направления научного прогресса в ближайшие годы и конкретные пути решения таких грозных (и все обостряющихся) глобальных проблем человечества, как экологические катастрофы, СПИД, ядерный терроризм, наркомания и наркомафия, энергетический кризис и т.д. Биологические науки, например, как это ни странно, гораздо ранее даже теоретической физики стали связывать единство своей науки с определенными топологическими структурами (в работах одного из основателей теоретической биологии, нашего соотечественника Н.Н.Рашевского).

В теоретической физике явная экспликация философской идеи единства этой науки с помощью определенных, чисто топологических инвариантов была недавно заявлена (в качестве большой программы исследований) ведущим физиком-теоретиком современности, учеником Н.Бора (и учителем таких маститых исследователей, как Р.Фейнман или создатель новой интерпретации квантовой теории Дж.Эверетт) Дж.А.Уилером4. А последний цикл его работ как раз прямо связан с развитием идей В.Гейзенберга и Н.Бора по философскому (и топологическому) анализу общей концепции квантовых измерений и наблюдений, в которой сам непосредственный акт взаимодействия измеряемого объекта и прибора включается в целую замкнутую цепочку ("гносеологический цикл Уилера") информационных преобразований, без обязательной замкнутости которой (отличия от нуля ее 1-когомологий) Бытие, существование любого объекта самого по себе просто не имеет места.

Напомним кратко реальную физическую ситуацию: ученый-экспериментатор производит определенные воздействия на исследуемые объекты, которые "выдают" ему интересующую его информацию в виде конкретных электрических, оптических, звуковых, тепловых, механических или иных ответных импульсов ("сигналов"). Восприятие последних и обсуждение их физического смысла с коллегами-теоретиками и составляет одну из "половин" дуги циркуляции физической информации в "гносеологическом цикле" Уилера — всем известную и достаточно хорошо исследованную философами-эмпириками (Джон Локк, французские материалисты, почти весь наш так называемый "гносеологический диамат").

Но для современного понимания единства физики, по мнению Дж.А.Уилера, решающее значение имеет не только эта тривиальная, по его мнению, часть общефилософской теоретико-познавательной схемы, а вскрытая впервые им другая, существенно "кантова" "дуга" познания, начинающаяся с самых общих, онтологических представлений об исследуемых объектах. Это — определенные предположения о том, какой (классической или интуиционистской) логике, например, все они подчинены: уже из неклассичности, интуиционистской природы их логики можно вывести достаточно строго необходимость описания их только комплексно-значными волновыми функциями (так называемая теорема Штюкельберга), что в свою очередь немедленно влечет за собой необходимость введения для описания их динамики самых различных калибровочных (квантовых) полей.

Классическая же логика исследуемых физических структур — в сочетании с очень простыми предположениями о причинных "тенях" передачи взаимодействий — почти сразу же ведет нас к группе Лоренца как единственной группе автомор-физмов таких "причинных" пространств и соответственно (при добавлении закона Кулона) — к уравнениям Максвелла для всей электромагнитной формы Бытия. Таковы самые первые, но очень перспективные, многообещающие результаты применения топологических идей в основаниях современной физики, кстати говоря, очень во многом напоминающие, по сути дела, "герменевтические круги" современных общественных наук. И они позволяют утверждать, что в наши дни именно современная топология становится основой концептуальной модернизации и поисков более глубокого внутреннего единства всего современного естествознания (а возможно, и наук общественных). Серьезная философия, однако, начала продумывать эти возможности, оказывается, еще задолго до того, как они начали конкретно реализовываться в науке наших дней, в самом конце XX века.

Вот как убедительно вводится совершенно новая методологическая (и топологическая) категория "окрестности" в самый фундамент современной философской науки в известном, но и очень трудном (на уровне платоновского "Парменида", а без топологической интерпретации — местами просто загадочном) диалоге М.Хайдеггера о мышлении, написанном еще в конце второй мировой войны и наполненном новыми топологическими идеями, так сказать, "доверху", "с начала и до конца" (в диалоге5 участвуют: исследователь — И, образованный — О и ученый — У):

 

"И: ... Что означает тогда это слово ?

О: В более старой форме оно звучит "Гегнет " и подразумевает открытую даль. Удается ли из этого взять что-то для сущности того, что мы могли бы назвать окрестностью?

У: Окрестность собирает, подобно тому, как будто ничего не произошло: каждое с каждым — и все они друг к другу в пребывании покоя, самих в себе. Рассмотрение вместе с окрестностями — это сосредоточенное собирание вместе для длительного покоя определенное время.

О: Соответственно этому окрестность сама является и далью и длительностью. Она пребывает в дали покоя. Она длится время свободного углубления в себя. Мы могли бы поэтому, принимая во внимание выделенное употребление этого слова, вместо привычного слова "окрестность " говорить также и "Гегнет ".

У: "Гегнет " — это длящаяся даль, собирающая все вместе и открывающая себя так, что открытое содержится и сохраняется в ней, оставляя каждое в своем длении.

И: Насколько я могу видеть, "Гегнет " скорее уединяет, чем что-то нам противопоставляет...

О: Так что также и вещи, рассматриваемые в аспекте "Гегнет ", не имеют больше характера предметов.

У: Они не только не противостоят нам больше, они вообще больше не стоят.

И: Они что — лежат, или что-то происходит с ними?

У: Они лежат (в определенном смысле): если мы под покоем подразумеваем то, что в разговоре выше называлось длением ".

Введение новых, очень необычных или, по крайней мере, отличных от всех, известных нам до сих пор систем окрестностей (топологий) может, таким образом, на определенное время "снять" в определенном смысле даже сам "основной вопрос философии" — классическое, восходящее еще к Декарту противопоставление субъекта объекту, например в области современной философской, как ее называет М.Хайдеггер, "новой фундаментальной онтологии" (включающей в себя категориальное осмысление такого важнейшего, по его мнению. "онтологического" факта всего нашего Бытия, как Свобода Человека). При этом удается очень точно и исторически убедительно описать сам процесс формирования новых научных понятий ("сфокусирования" их в нечто четкое и определенное -в отличие от исходного состояния размышлений — как чего-то еще очень расплывчатого и неопределенного). Категория "Гегнет" концептуализирует, таким образом, очень сложные теоретико-познавательные процессы, протекающие в решающие моменты человеческого познания, в моменты осознания близости друг другу вещей, до того очень далеких:

 

"И: Но как быть тогда с далеким и близким, внутри чего "Гегнет " делается четким или расфокусировывается, приближается и удаляется ?

О: Эта близость и далекость не могут быть вне "Гегнет ".

У; Поскольку "Гегнет ", все противопоставляя друг другу, все приближает друг к другу и позволяет вернуться к собственному длению и аутентичности.

И: Тогда "Гегнет " само было бы сближающим и уда^1яющим.

О: "Гегнет " само было бы близостью далекого и далекостыо близкого...

У: Ожидая, мы оставляем то, что ожидаем. Открытым.

О: Почему?

У: Потому что ожидание вводит себя в Открытое...

О: в удалении далекого...

У: вблизи которого находится дление, где оно остается. И: Но оставаться, — значит, возвращаться. О: Открытое само было бы тем, что мы теоретически можем только ожидать.

И: Но Открытое само является "Гегнет"... У: в которое, когда мы думаем, мы, ожидая, включены. И: Мышление было бы тогда приближением к далекому"6. Нам представляется, что новая, методологическая категория "Гегнет" позволяет более глубоко и конкретно понять сущность того, что всегда представляло собой основной предмет всякой научной философии — сущность мышления. Последнее, по М.Хайдеггеру, связано прежде всего с построением все новых и новых — все более "тонких" топологий (на полной совокупности известных нам объектов), на сближении (и даже полном отождествлении иногда) в этой новой топологии - вещей и объектов, ранее казавшихся очень и очень далекими друг от друга. Напомним здесь только, например, всю многовековую историю исследований в физике электричества и магнетизма, (а потом — и оптических явлений) или — в еще большей степени — весьма нетривиальное (и неожиданное даже для специалистов) отождествление волн и корпускул в квантовой теории.

Эти примеры показывают, что размышления о наиболее общем, философском понимании единства научного знания в каждую данную эпоху вовсе не являются — как полагают до сих пор многие даже крупные ученые — слишком абстрактными и потому практически бесполезными "умствованиями", а выступают совершенно необходимым этапом становления существенно новых научных идей. Конечно, это не значит, что этим должны заниматься все исследователи — ведь у них просто очень различные способности в различных сферах научной специализации. Напомним, однако, здесь только роль философских исканий Галилея и Декарта, Ньютона и Фарадея, Эйнштейна и Гейзенберга в получении ими совершенно конкретных научных результатов непреходящего, даже цивилиза-ционного значения.

Мы уже не говорим, что самая первая философская постановка этого вопроса как вопроса о Бытии (Парменидом) в классической Греции во всей его общности почти сразу же привела человечество к совершенно конкретному научному

результату в понимании единства Знания — идее атомизма, который даже такой признанный критик "философских умствований", как Фейнман признает содержащим в себе потенциально почти все наши научные познания и даже более того — лучшей характеристикой почти всех культурных достижений человечества (если бы вдруг все оно неожиданно погибло). Демокрит и другие античные атомисты, в сущности говоря, уже просто "разнесли" парменидово Бытие и изменчивость в "линейных размерах": первое они связали с очень маленькими, чисто "парменидовыми" атомами, а все изменения, движение (и даже развитие) связали с самыми различными сочетаниями и перекомбинациями их друг с другом. В наши дни, по нашему мнению, что-то аналогичное должно произойти и в области наук общественных по мере их, начатой еще П.А.Флоренским и М.Хайдеггером, топологической теоретизации и модернизации. Ибо современное топологическое понимание Бытия и единства научного знания распространяется последним и на всю область наук о человеке. Вот как он пишет7 об этом в уже цитированном диалоге:

 

“И: ...Все же мне стало ясно другое: во взаимоотношении Я и Объекта скрывается нечто Историческое, принадлежащее сущности человека.

У: Только поскольку сущность Человека получает (окончательный) отпечаток не от Человека, а от того, что мы назвали "Гегнет " (топология) и его конкретизации. История, на которую Вы обратили внимание, происходит как история "Гегнет" (топологии)... Историческое покоится в "Гегнет", которое, посланное Судьбой навстречу Человеку, включает его (этим противопоставлением) в свою сущность.

О: Эту сущность мы, однако, едва осознаем, понимая, что в рациональности животного она еще не появляется.

И: В такой ситуации мы могли бы только ждать проявления сущности Человека.

У: В спокойной отрешенности, благодаря которой мы принадлежим "Гегнет", которое еще скрывает собственную сущность.

О: Спокойная отрешенность по отношению к "Гегнет " угадывается как искомая сущность мышления”.

Здесь благодаря новой топологической интерпретации единства самых различных исторических процессов мы приходим к наиболее глубоким аспектам нашего современного по нимания традиционно трудных — фундаментальных философских проблем: все самые различные способы теоретического и практического поведения (деятельности) людей в самые различные исторические эпохи оказываются, по Хайдеггеру, "сведенными" к самым различным способам проведения ими новых границ (окрестностей — "Гегнет") на полной совокупности интересующих нас объектов. Именно в этом состоит суть первых концептуальных применений топологии в области философии (и вообще гуманитарных наук). И при всей кажущейся чрезмерной абстрактности (а иногда — и кажущейся тривиальности) такого подхода, посмотрите, какое богатейшее содержание обобщает, однако, на самом деле это новое фундаментальное методологическое понятие ("Гегнет"). Здесь перед нами — и сама сущность Человека, и по-современному понятый смысл его существования (спокойное, отрешенное созерцание "Гегнет"), и нечто даже более великое, чем сам человек — то, что является более высокой формой организации Бытия, чему даже само человеческое существование служит лишь средством. Перед лицом всего этого Хайдеггер выдвигает8 только что-то, аналогичное современной, так сказать, "экзистенциалистской" форме стоицизма:

 

“И: Однако теперь подлинное спокойствие и отрешенность состоит в том, что Человек в своей сущности принадлежит "Гегнет " (топологии), т.е. оставлен в ней.

О: Не случайно, а — как это мы должны сказать — с самого начала.

И: О предшествующем, откуда все это вышло, мы, собственно, не можем мыслить...

У: так как сущность мышления начинается там.

И: Итак: с незапамятных времен сущность Человека "оставлена " в "Гегнет ".

О: Почему мы сразу же добавим: и именно благодаря самому "Гегнет ".

У: Это соединяет сущность Человека с его собственным противоположным.

И: Так мы разъяснили спокойную отрешенность. Мы, однако, также, что мне тотчас пришло в голову, не предприняли попытку осмыслить, почему тогда сущность Человека связана с "Гегнет ".

О: Сущность Человека, очевидно, потому оставлена в "Гегнет ", что эта сущность столь существенно принадлежит

"Гегнет ", что последнее без человеческой сущности не могло бы существовать так, как оно существует.

У: Определенно — и я полагаю так: сущность Человека единственно потому оставлена в ''Гегнет " и вследствие этого используется "Гегнет ", что Человек сам по себе не волен изменить Истину и она остается независимой от него. Истина может быть независимой от Сущности Человека только потому, что Сущность Человека, как спокойное созерцание "Гегнет ", используется "Гегнет " в противопоставлении и для сохранения условий (своего Бытия). Независимость Истины от людей представляется, однако, явно еще одним отношением к Сущности Человека, отношением, которое имеет основанием противопоставление Сущности Человека в "Гегнет "”.

Теоретическое единство современной физики и биологии

Междисциплинарные взаимодействия "лидера" современного естествознания — физики — и не менее уважаемого "претендента" на это весьма почетное и высокое звание — биологии — в наши дни сложны и многообразны: с точки зрения философии они протекают, по крайней мере, на трех довольно различных уровнях. Первый — это, так сказать, чисто экспериментальный, когда те или иные новые, часто сложнейшие и утонченнейшие физические приборы используются для опытного исследования тех или иных биологических явлений и процессов. Второй — "теоретический", это когда те или иные, ныне уже существующие физические теории привлекаются для модельно-математического объяснения тех или иных конкретных результатов наук о живом. Понятийный аппарат ни физики, ни биологии при этом почти не меняется.

Но с точки зрения философии наиболее интересен и перспективен третий, так сказать "концептуальный" уровень взаимодействия, когда происходит обогащение — расширение или обобщение — понятийного, концептуального аппарата физики или биологии. Потому что даже для М.Хайдеггера философия реально, в узком (методологическом) смысле, — это прежде всего изучение технологии, "механизмов" создания, образования новых, более глубоких и общих теоретических понятий. В этом плане сложные, иногда вполне "конфронтационные" взаимодействия основных, наиболее фундаментальных концепций физики и биологии, довольно подробно рассмотренные в нашей книге4, продолжаются все последние годы.

При этом интерес ведущих ученых-физиков современности именно к биологии непрерывно растет: многие из них, например самый молодой нобелевский лауреат недавнего времени Б.Джозефсон, просто перешли в биологию (и даже телепатию), другие — пишут целые книги о "мыслящих" машинах (Р.Пенроуз), наконец, третьи — основывают целые новые институты по биологической тематике ("Институт сложности" в Санта-Фе на юге США, например, под руководством нобелевского лауреата и одного из создателей теории кварков М.Гелл-Мана). Дело здесь, разумеется, не только в отсутствии новых больших ускорителей, но и в совершенно определенных тенденциях развития самой теоретической физики в самые последние годы.

Современная когомологическая10 (теоретико-категорная) физика в этом плане, по-видимому, позволяет впервые заложить ныне такие единые теоретические основания всего естествознания наших дней, какие в первые десятилетия уходящего XX века заложила квантовая теория — общий концептуальный базис, как известно, не только современной теоретической физики, но и современной теоретической химии. И подобно тому, как совершенно новые (тогда) понятия стационарных квантовых состояний и полной системы их количественных характеристик (квантовых чисел и т.п.) впервые позволили очень много понять и объяснить как в Периодической системе элементов Менделеева, так и в детальной динамике физических и химических микропроцессов, точно так же очень и очень многое в синергийной динамике специфических микроструктур живого (и неживого) позволяет, мы надеемся, понять ныне эти новейшие понятия современной теоретической физики (и кратко описываемые здесь ниже) когомологии, когерентности и конструктивных объектов.

Захватившая в последнее время почти всю теоретическую физику так называемая "топологическая революция" выдвигает на первый план в "лидере современного естествознания" как раз такие математические и концептуальные структуры, которые, образно говоря, впервые достаточно основательно "идут навстречу" основным, наиболее глубинным (и даже подсознательным — в определенной мере) теоретическим устремлениям всей биологической науки в целом — в ее кардинальном отличии от сложившихся за многие века теоретических устремлений физики.

Здесь следует особо иметь в виду, что именно в области современной молекулярной биологии как раз и происходит, по-видимому, постепенный переход от чисто аналитической, преимущественно "расчленяющей" объекты (на составляющие их компоненты) традиционной методологии физики к столь же традиционной методологии наук о живом — более конструктивного, формообразуюшего, в каком-то смысле унифицирующего и даже синтетического плана. Именно по этой причине, по-видимому, до сих пор не удалось, кстати говоря, установить сколько-нибудь интересные теоретические контакты всего комплекса биологических наук — и даже его наиболее "теоретизированных" фрагментов — с такими, казалось бы, весьма фундаментальными физическими законами, как уравнения динамики Ньютона, электродинамики Максвелла и т.д.

Здесь, по-видимому, необходима такая теоретическая переформулировка последних, выявление таких их существенно новых структурно-концептуальных компонентов, которые в большей степени соответствовали бы существенно формообра-зующей, синтетической (а не аналитической) методологии наук о жизни. Мы имеем здесь в виду прежде всего, что то понимание философской категории Причины, которое до сих пор выдвигалось на первый план в физике (как "запускающего толчка" в механике и "материального носителя" процессов в физике поля), оказывается совершенно недостаточным для получения, формирования новых, сколько-либо интересных и продвигающих нас дальше и глубже понятий в области такого "интенсивного" и почти полного "перекрытия" друг другом биологических и чисто физико-химических процессов, какой является современная молекулярная биология. В этом экспериментальном и теоретическом регионе современного естествознания, — несомненно, ведущем и даже, более того, определяющем все наши грядущие экологические и медицинские судьбы! — понятие Причины должно быть обязательно пополнено какими-то концептуальными моментами формообразую-щего и даже теленомического плана, как об этом предупреждал еще великий Аристотель.

Происходящая в наши дни когомологическая (тополого-алгебраическая) переформулировка основных динамических законов физики (уравнений Ньютона, Максвелла, Шредингера, Дирака и т.д.) как раз и позволяет трактовать их не столько вполне традиционным образом — с точки зрения определенных количественных (или метрических) соотношений, а и прежде всего как определяющие собой существенно новые топологические (когомологические чаще всего) структуры глобальной динамики любого рода объектов. Так в простейшем случае классической механики Галилея-Ньютона, когомологические методы впервые позволяют глубже осмыслить, например, почему именно понятие инерциальной системы отсчета играет в ней столь фундаментальную концептуальную роль:

оно в каком-то (а именно — в когомологическом) смысле глобально "снимает", казалось бы, кричащее, наглядное противоречие покоя и движения, — оказывается, есть такие состояния механического движения — инерциальные перемещения, которые с точки зрения наиболее глубоко характеризующих всякое движение топологических — когомологических структур "устроены" столь же "просто", что и состояние покоя (вторые производные текущих координат и тех, и других по времени всегда равны нулю — определенные "инфинитезимальные" "границы их границ" всегда исчезают).

Это фундаментальнейшее тополого-алгебраическое "исчисление" предельно абстрактных "границ их границ" — когомологий — позволяет увидеть в совершенно новом свете не только соотношение друг с другом, например, электрических и магнитных сил в электродинамике Максвелла-Лоренца, но и, например, определенные, почти "теленомические" аспекты глобального динамического поведения даже чисто механических систем, — например, в случае странных аттракторов или так называемых предельных циклов. Новые — топологические — структуры динамики любого рода объектов как раз и позволяют выдвинуть, оказывается, на первый план научного анализа именно то, что является наиболее важным для любого живого объекта — его формообразующие (и самовоспроизводящие) факторы, а также определенные теленомические аспекты их глобального поведения.

Научное понимание такого рода вещей с помощью чисто классической трактовки философской категории Причины оказывается уже в наши дни просто невозможным. Как, например, объяснить одновременное и весьма согласованное в пространстве и во времени — когерентное — протекание в каждой живой клетке тысяч и тысяч сложнейших — аллостерических (сильно зависящих от трехмерной пространственной конфигурации молекул) биохимических реакций и биофизических процессов? Вот здесь-то и появляется другое важнейшее понятие современной теоретической физики — когерентности, вернее, его далеко идущее обобщение из области классической оптики (где оно имеет предельно четкий, ясный и количественно определенный смысл) на область объектов существенно неметрической и даже не количественной природы (с чем мы постоянно имеем дело в области наук о живом). Мы считаем, что именно такое — одинаково плодотворное и .для физики, и для биологии обобщение — произойдет в ближайшее время с помощью понятия когерентных логик.

Когерентная логика — это обобщенно пространственно формулируемая (в протяженностях с меняющейся, переменной топологией — топосах) интуиционистская логика, допускающая особое семантическое истолкование (так называемые семантики Крипке-Жойала" на объектах, претерпевающих определенное "развитие" в том или ином смысле: появление существенно новых объектов, возникновение между ними новых связей (при обязательном сохранении старых) и т.д. Такого рода чисто логическим конструкциям в топосах (как протяженностях) сопоставляются определенные пространственные образования типа так называемых конструктивных множеств — в простейшем случае нетеровых структур (описываемых конечным и относительно малым числом существенных, определяющих все их свойства параметров) — конечных объединении локально замкнутых множеств.

Когерентность и конструктивность определенных структур в топосах являются, так сказать, современным — топологическим обобщением (на уровень молекулярной биологии) таких фундаментальных, вскрытых во всей их концептуальной глубине только квантовой механикой характеристик Бытия как его одновременные корпускулярные и волновые аспекты. Здесь перед нами, по-видимому, — еще одна из глубочайших "тайн Мироздания", которые являются одновременно и чисто философскими (гносеологическими), и вместе с тем — совершенно конкретными, естественнонаучными, часто требующими для своей разгадки довольно утонченных и вполне материальных экспериментов (о чем уже шла речь выше).

Конструктивные объекты и являются, по-видимому, основными динамическими структурами, обеспечивающими физико-химическую реализацию в живом тех процессов, которые еще великий Аристотель назвал формообразующими и которые столь существенно отличают все живое от всего неживого, мертвого. На простейшем, наиболее элементарном уровне живого они обеспечивают определенные преимущественные (или предпочтительные) направления перемещения составляющих их "частей" и определенное согласование во времени (когерентность) таких перемещений.

Что составляет физическую основу такой обобщенной когерентности физико-химических процессов во времени и пространстве? — В деталях это еше предстоит исследовать и исследовать. но уже сейчас ясно, что это, по-видимому, какой-то топологический аналог столь известного ныне спонтанного нарушения чисто алгебраических симметрий, весьма характерного для многих областей современной физики. В простейшем случае, например, вода, вытекающая из ванны, может вращаться в коронке в принципе с равной вероятностью — как по, так ц против часовой стрелки, но коль скоро ее движение установилось, самые обычные, всем давно известные гидродинамические законы физики обеспечат достаточно устойчивое существование этого явления.

Совершенно аналогичным образом можно показать, что топологические инварианты типа гомологии и когомологий уже сейчас могут дать "вполне материалистическое" — без всякой мистики и потусторонних "духовных" сил! — объяснение столь характерных для всей биологии чисто "теленомических" детерминации прошлого некими будущими явлениями и событиями. Это позволяют осуществить так называемые топологические принципы двойственности (определяемости всех важнейших топологических характеристик — инвариантов интересующих нас объектов топологическими инвариантами "окружающего" эти объекты пространства — все последнее, так сказать, "минус" часть его, занятая объектами). Более подробно идеи эти изложены в конце нашей статьи в сборнике "Самоорганизация и наука: опыт философского осмысления" (М., 1994).

1Хорган Дж. Квантовая философия // В мире науки. М., 1992. №9-10.

С. 74-75.

2 Mandel L. a. 0. Physical Review Letters Vol 67. 1991. Р. 318 // Induced

Coherence and Indistinguishability of Optical Interference.

 

3 Голдблатт Р. Топосы: Категориальный анализ логики. М.: Мир, 1983 Джонстон П. Теория топосов. М.: Наука, 1986.

4 Рис М.. Руффини Р., Уилер Дж. Черные яыры, гравитационные волны и космология. М.: Мир, 1977. Гл. 19.

5 Heidegger М. Zur Erorterung der Gelassenheit. // Gesamtntausgabe Frankfun am Main, 1983. Bd. 13. S. 47. 6 Heidegger М. Op. cit. S. 69-70.

7 Цит. соч. С. 61, 62.

8 Там же. С. 66-67, 68.

9 Акчурин И.А. Единство естественнонаучного знания. М.: Наука, 1974.

10 Виттен Э. Физика и геометрия. Международный конгресс математиков и Беркли. М„ 1991. С. 394. 11 Справочная книга по математической логике. Ч. 1 М.. 1982. С. 302 и

далее.


Главная страница

Н. Ф. Овчинников

Частицы и Космос (к проблеме начала)

Современная физика частиц вынуждена обсуждать такие вопросы, которые, по сути дела, волновали еще античных мыслителей. Каково происхождение частиц и химических атомов, построенных из этих частиц? И как из частиц, как бы мы их не называли, может быть построен Космос, видимая нами Вселенная? И еще — сотворена ли Вселенная или существует извечно? Если можно так спрашивать, то каковы пути мысли, которые могут привести к убедительным ответам? Все эти вопросы аналогичны поискам истинных начал бытия, вопросам о природе этих начал.

Подобные вопросы ведут к проблеме происхождения самого Космоса: имеет ли Космос начало во времени и каков характер этого начала. Вспомним, что слово "космос" в греческом языке среди других смыслов означает Красоту, Порядок, Вселенную. Нас будет интересовать именно последний смысл — необъятный природный мир. Вселенная в ее единственности, как она нам дана в познании. Но чтобы сохранить различные оттенки содержания понятия, которые имели в виду античные мыслители, будем говорить о Космосе. Они мыслили Космос, природный мир в целом как образец высшей симметрии.

Современный автор книги "Суперсила" П.Девис пишет о значении симметрии в современной физике следующее:

"Среди наиболее впечатляющих примеров роли эстетического начала — применение в фундаментальной физике симметрии в достаточно общем смысле (подчеркнуто мною — И.О.). Действительно, в последние годы "симметрийная лихорадка" завладела умами в ряде областей физики. Теперь уже ни у кого не вызывает сомнения, что именно симметрия служит ключом к пониманию природы взаимодействий. По убеждению многих физиков, все взаимодействия существуют лишь для того, чтобы поддерживать в природе некий набор абстрактных симметрий" [Девис П. Суперсила (поиски единой теории природы). М., 1989. С. 123J.

Понятие симметрии в достаточно общем смысле давно уже представлено в методологических исследованиях как понятие, выражающее единство сохранения и изменения. В каждой области исследования открываются специфические величины, которые оказываются неизменными по отношению к происходящим в этой области изменениям. Это и будет симметрия в достаточно общем смысле. Иногда говорят о симметрии как об инвариантности по отношению к определенным операциям или преобразованиям.

Что бы мы ни говорили о Космосе, ясно одно, что все в природном мире так или иначе состоит из частиц. Но как понимать эту составленность? Известно, что частицы взаимодействуют — притягиваются или отталкиваются друг от друга. Физика частиц изучает разнообразные взаимодействия. Скажем о них чуть более подробно.

Исторически первой была открыта гравитация (тяготение). Это наиболее универсальное взаимодействие — ничто в Космосе не избавлено от всепроникающего действия гравитационной силы. Любая частица — это источник гравитации. Но удивительней всего, что сила гравитационного взаимодействия одинакова у всех частиц. Ничего не зная о многообразии частиц, из которых построен Космос, Галилей уже пришел к мысли, что все тела, независимо от их веса и состава, падают на Землю одинаково — с одним и тем же ускорением. Известно также, что открытие закона тяготения связано с именем Ньютона.

Парадоксальность явления гравитации обнаруживается в том, что в физике частиц сила гравитационного взаимодействия настолько ничтожна по величине, что ею вполне можно пренебречь. Но мы тем не менее повседневно ощущаем гравитацию. Это происходит потому, что частицы, из которых состоит Земля, как и все в Космосе, действуют сообща. Суммарное взаимодействие оказывается значительным. В Космосе гравитационное взаимодействие становится огромной связующей силой.

Электромагнитное взаимодействие привлекло к себе особенное внимание в XVIII—XIX вв. Обнаружилось сходство и различие электромагнитного взаимодействия и гравитационного. Подобно гравитации, силы электромагнитного взаимодействия обратно пропорциональны квадрату расстояния. Но в отличие от гравитации, электромагнитное "тяготение" не только притягивает частицы (различные по знаку заряда), но и отталкивает их друг от друга (одинаково заряженные частицы). И не все частицы — носители электрического заряда. Например, фотон и нейтрон нейтральны в этом отношении. В 50-х годах XIX в. электромагнитная теория Д. К. Максвелла (1831— 1879) объединила электрические и магнитные явления и тем самым прояснила действие электромагнитных сил.

Изучение явлений радиоактивности привело к открытию особого рода взаимодействия частиц, которое получило название слабого взаимодействия. Поскольку это открытие связано с изучением бета-радиоактивности, можно было бы назвать это взаимодействие бета-распадным. Однако в физической литературе принято говорить о слабом взаимодействии — оно слабее электромагнитного, хотя и значительно сильнее гравитационного. Открытию способствовали исследования В.Паули (1900—1958), предсказавшего, что при бета-распаде вылетает нейтральная частица, компенсирующая кажущееся нарушение закона сохранения энергии, названная нейтрино. И кроме того, открытию слабых взаимодействий способствовали исследования Э.Ферми (1901—1954), который наряду с другими физиками высказал предположение, что электроны и нейтрино до своего вылета из радиоактивного ядра не существуют в ядре, так сказать, в готовом виде, но образуются в процессе излучения.

Наконец, четвертое взаимодействие оказалось связанным с внутриядерными процессами. Названное сильным взаимодействием, оно проявляется как притяжение внутриядерных частиц — протонов и нейтронов. Вследствие большой величины оно оказывается источником огромной энергии.

Изучение четырех типов взаимодействий шло по пути поисков их глубинной связи. На этом неясном, во многом темном пути только принцип симметрии направлял исследование и привел к выявлению предполагаемой связи различных типов взаимодействий.

Для выявления таких связей пришлось обратиться к поискам особого типа симметрий. Простым примером подобного типа симметрии может служить зависимость работы, совершаемой при подъеме груза, от высоты подъема. Затрачиваемая энергия зависит от разности высот, но не зависит от характера пути подъема. Существенна только разность высот и совершенно не имеет значения, от какого уровня мы начинаем измерение. Можно сказать, что мы имеем здесь дело с симметрией относительно выбора начала отсчета.

Подобным образом можно вычислять энергию движения электрического заряда в электрическом поле. Аналогом высоты будет здесь напряжение поля или, иначе, электрический потенциал. Затрачиваемая энергия при движении заряда будет зависеть только от разности потенциалов между конечной и начальной точками в пространстве поля. Мы имеем здесь дело с так называемой калибровочной или, по-другому, с масштабноч симметрией. Калибровочная симметрия, отнесенная к электрическому полю, тесно связана с законом сохранения электрического заряда.

Калибровочная симметрия оказалась важнейшим средством, порождающим возможность разрешить многие трудности в теории элементарных частиц и в многочисленных попытках объединения различных типов взаимодействий. В квантовой электродинамике, например, возникают различные расходимости. Устранить эти расходимости удается в силу того, что так называемая процедура перенормировки, устраняющая трудности теории, тесно связана с калибровочной симметрией. Появляется идея, что трудности при построении теории не только электромагнитных, но и других взаимодействий могут быть преодолены, если удастся найти другие, скрытые симметрии.

Калибровочная симметрия может принимать обобщенный характер и может быть отнесена к любому силовому полю. В конце 60-х гг. С.Вайнберг (р. 1933) из Гарвардского университета и А.Салам (р. 1926) из Империал колледжа в Лондоне, опираясь на работы Ш.Глэшоу (р. 1932), предприняли теоретическое объединение электромагнитного и слабого взаимодействий. Они использовали при этом идею калибровочной симметрии и связанное с этой идеей понятие калибровочного поля.

Для электромагнитного взаимодействия применима простейшая форма калибровочной симметрии. Оказалось, что симметрия слабого взаимодействия сложнее, чем электромагнитного. Сложность эта обусловлена сложностью самого процесса, так сказать, механизма слабого взаимодействия

В процессе слабого взаимодействия происходит, например, распад нейтрона. В этом процессе могут участвовать такие частицы, как нейтрон, протон, электрон и нейтрино. Причем за счет слабого взаимодействия происходит взаимное превращение частиц.

Опуская детали хода рассуждений, скажем, что для калибровочной симметрии в области слабых взаимодействий пришлось ввести три новых силовых поля. При квантовом описании введенных полей необходимо было допустить существование новых типов частиц — переносчиков взаимодействия. Так были предсказаны, а затем и найдены W (плюс) частица, W (минус) частица, а затем и нейтральная Z частица. Открытие этих частиц в начале 80-х годов привлекло особенное внимание к теории Ваинберга — Салама. Хотя надо заметить, что признание веду-шей роли теоретических идей выразилось в том, что уже в 1979 г. Вайнберг и Салам вместе с Глэшоу, еще до убедительного экспериментального подтверждения своих теоретических построений, были удостоены Нобелевской премии.

Однако обнаружились трудности. Калибровочные поля по своей природе представляют собою дальнодействующие поля. В силу этого частицы, переносчики взаимодействия, должны, казалось, иметь нулевую массу покоя. Но получалось, что W и Z имеют огромную массу в сравнении, скажем, с массой электрона. В таком случае нарушается калибровочная симметрия.

Вайнберг и Салам интерпретировали такое нарушение симметрии, как основание для различения электромагнитных и слабых взаимодействий. Слабое взаимодействие столь мало в сравнении с электромагнитным потому, что частицы W и Z обладают очень большой массой.

С позиции методологического анализа кратко описываемой познавательной ситуации, имея в виду значимость принципа симметрии, все же приходится отметить, что констатация нарушения калибровочной симметрии была и остается лишь сигналом к поиску неизвестных еще симметрий. В физической литературе подчеркивается как существенное достижение мысль о так называемом "спонтанном нарушении симметрии". Однако методологически существенно подчеркнуть другую сторону ситуации в познании единства взаимодействий.

Физическая мысль все же искала выход из трудностей, связанных с проблемой бесконечностей в теоретических построениях. Именно эта проблема и была особенно важной и оп-

ределяющей для принятия теории. Чтобы не погружаться в специального рода расчеты, я просто еще раз процитирую английского автора Девиса из его книги "Суперсила": "Решающее значение для исключения бесконечностей имела высокая степень симметрии, заложенная в электрослабой теории" [Там же. С. 135].

Поверим, как говорится, на слово знатоку достижении современной физики частиц и необычайно возвышенных проблем космологии. Так называемое "спонтанное нарушение симметрии" оказывается лишь сигналом к тому, чтобы искать и находить, как говорит Девис, симметрии "более высокой степени".

Проблемы эти действительно захватывают нашу мысль, наше воображение. Мы изучаем различные взаимодействия частиц, их свойства, их многообразие. Но еще более волнует вопрос, как из этого многообразия частиц, их свойств, их взаимодействий может быть составлен Космос, весь наблюдаемый нами звездный мир? И может ли нам оказать помощь в разъяснении этого вопроса принцип симметрии?

Американский физик-теоретик Дж. Уилер (р. 1911) так описывает значимость одной из проблем, относящихся к изучению Космоса, иначе, Вселенной: "Из всех вопросов, занимавших мыслителей всех стран и всех столетий, ни один не может претендовать на большую значимость, чем вопрос о происхождении Вселенной" [Уилер Дж.А. Эйнштейн: что он хотел // Проблемы физики: классика и современность. М., 1982. С. 86].

Но попробуем спросить — а каким образом и на каком основании возник сам вопрос? Можно думать, что имеются три основания для того, чтобы сформулировать вопрос о происхождении Космоса: физическое, биологическое и теологическое.

Первое — физическое — основание содержалось, в качестве возможности, в общей теории относительности. В 1922— 1924 гг. А.А.Фридман (1888—1925) вывел особые решения гравитационного уравнения Эйнштейна, продемонстрировав тем самым возможность того, что наблюдаемая Вселенная расширяется. Эйнштейн был вынужден согласиться с таким выводом, хотя первоначально выразил в этом сомнение. В 1929 г. Э.П.Хабл (1889-1953) сопоставил лучевые скорости галактик с расстоянием до них и нашел, что между этими величинами существует линейная зависимость. Эта зависимость послужила

основой для вывода о том, что теоретическое предсказание расширения Космоса подтверждается наблюдением.

Второе — биологическое — основание заключается в привычном наблюдении за развитием живых организмов. Об этом основании вопроса о происхождении Космоса выразительно писал Уилер: "При рассмотрении вселенной частиц и полей естественно обратиться на мгновение ко вселенной растительных и животных форм. В этих двух царствах жизни можно увидеть изумительный порядок и симметрию. Тем не менее все эти закономерности после Дарвина были объяснены как результат случайных мутаций и слепого выбора эволюции" \Уилер Дж.А. Квант и вселенная // Астрофизика, кванты и теория относительности. М., 1982. С. 536]. Подобно тому, как когда-то возникла жизнь на Земле, в необозримо отдаленные времена возник и Космос. Отсюда — на основании аналогии — вопрос о происхождении Вселенной.

Третье — теологическое — основание вопроса о происхождении Космоса коренится в вековых традициях религиозной мысли. Мир природный и мир человеческий сотворены Высшим Разумом и потому следует обратиться к научному исследованию, чтобы продемонстрировать как именно, какими основаниями руководствовался Высший Разум при сотворении Космоса.

Так фундаментально обоснованный вопрос — обоснованный физически, биологически и теологически — требует убедительных ответов на него. И такого рода ответы предлагает современная космология совместно с физикой частиц.

Обращаясь к попыткам ответить на упомянутый фундаментальный вопрос, "занимавший мыслителей всех стран и всех столетий", мы замечаем необычайное разнообразие ответов. Вопрос настолько фундаментален, что критерий "современности" как истинности здесь совершенно не подходит.

Если обратиться к современным попыткам ответить на этот вопрос, то в этих попытках усматривается удивительная противоречивость в исходных принципах. С одной стороны, у исследователей нет сомнения в обоснованности вопроса о происхождении Космоса. Но с другой стороны, ответы о происхождении Вселенной опираются на идею "Великого объединения" известных взаимодействий. А теория великого объединения — это теория суперсимметрии. Но там, где симметрия, а в данном случае

еще и "суперсимметрия", там и инвариантность, иначе говоря, понятие, снимающее вопрос о происхождении.

Но попытаемся вслушаться в теологические аргументы. В них не слышно сомнения в обоснованности вопроса — можно только услышать множество ответов на вопрос о происхождении мироздания. Безвременно погибший религиозный мыслитель Александр Мень, я полагаю, справедливо пишет, что "главный спор материализма и религии лежит за пределами экспериментального исследования и относится к проблеме начала и возникновения мироздания" [Мень А. История религии. Т. 1. Истоки религии. М., 1991. С. 59]. Нет сомнения, что проблема начала Космоса или, как называет его Мень, мироздания, лежит в области теоретической мысли, а не в области экспериментального исследования. Хотя, конечно, тут надо иметь в виду, что без теоретической мысли невозможен никакой эксперимент. Главная идея, однако, тут в том, что вопросы, подобные проблеме происхождения мироздания, сугубо теоретические вопросы.

Попытаемся ступить на зыбкую тропу абстрактного теоретизирования. С самого начала мы убеждаемся, что эта тропа пролегает над всеми известными формами интеллектуальной активности человека и тут нет твердой почвы, характерной для какой-либо одной формы специальной мысли. Твердую почву теоретизирования дает специализация с ее определенным, часто каноническим способом мышления, в котором твердо задано, что считать истинным, доказанным, а что не заслуживает такой оценки.

Так вот, спросим еще раз самих себя — а имеет ли смысл сам вопрос, а именно: как возник наш Космос, наше мироздание? Вне зависимости от того, кто его задает — специалист ученый, или специалист по истории и теории религии, или философ, к какой бы школе он не принадлежал.

Итак, вслушаемся в теологические способы теоретизирования, связанные со стремлением ответить на вопрос о происхождении Космоса. "...Повсюду в природе мы видим действие закона причинности", — подчеркивает Александр Мень. Но среди видимых явлений мы не можем найти Первопринципа, не можем найти такого начала, который был бы причиной возникновения Вселенной. "В мире все относительно, все обусловлено какой-то другой причиной. Поэтому искать Абсолютное, то есть самодовлеющее, безусловное начало, мы должны вне мира" [Там же. С. 52].

Сказанное Александром Менем совершенно справедливо, но только при условии, если мы принимаем принцип причинности как непременное условие объяснения и понимания явлений. Если спрашивать о причине возникновения Вселенной, то уже в самом вопросе, исходя из общепринятого понятия причинности, предполагается, что причина природного мира находится вне его. Ведь обычно считается, что причина явления, в данном случае причина Космоса, находится вне явления, то есть вне Космоса. Или остается только философски возвышенно утверждать, что природа или Космос суть причина самих себя. Но в последнем случае это будет уже другое понятие причинности, с другим содержанием.

Характерно, и это необходимо подчеркнуть, что теологи, стремящиеся опереться на идеи современной космологии, точнее, на современных космологов, как правило, включают в свою аргументацию принцип причинности. Во всяком случае, мне не приходилось встречать работы теологов, которые бы так или иначе не апеллировали к причинности. Приведу сравнительно недавнее выразительное высказывание члена Папской Академии наук Стенли Л. Яки в его книге "Бог и космологи":

"Истинная метафизика включает в себя ряд утверждений о Запредельной Реальности, являющейся причиной реальности самой вселенной. Эта причинная, онтологическая зависимость вселенной от Реальности, пребывающей вне вселенной, проявляется в условности вселенной — понятии, о котором подробнее скажем в дальнейшем. Понимаемая в этом смысле истина об условности вселенной предполагает, что хотя вселенная по определению является совокупностью взаимодействующих объектов, можно сделать вывод о существовании чего-либо за пределами вселенной" [Яки Стенли Л. Бог и космологи. Долгопрудный, 1993. С. 106].

И еще — обратим внимание, что ссылка на принцип причинности характерна не только для теологов православной веры, но и католической. В этом можно видеть существенное значение принципа причинности в теологической интерпретации достижений современной космологии. Существенность этого принципа в отстаивании своей концепции явно осознает С.Л.Яки. Защите принципа причинности он посвящает специальный раздел своей книги, который он назвал "Ненаучная подоплека атаки на принцип причинности". Я был несказанно удивлен необычной тональности критики тех современных физиков, которые усомнились в общности этого принципа:

С.Л.Яки беспощаден в оценках противников принципа причинности. И не только современные физики, но даже Э.Мах, предлагавший заменить классическую концепцию причинности новой, функциональной, подвергнут уничтожающему разносу в труде современного теолога.

Удивительно, что стиль и направленность критики идей индетерминизма у современного католического теолога, в особенности стиль критики концепций, связанных с копенгагенской интерпретацией квантовой механики, поразительно напоминает мне критические публикации некоторых советских философов конца сороковых и начала пятидесятых годов. В статьях и книгах того времени особенно беспощадным нападкам подвергались сомнения в общности принципа причинности, высказываемые Гейзенбергом и другими физиками, в связи с принципом неопределенности.

Познакомимся еще с одним из высказываний С.Л.Яки: "Физики, разделявшие либо кантианские, либо махистские представления о причинности, не могли испытывать никакого сожаления в связи с упразднением Гейзенбергом причинности в терминах соотношения неопределенностей, даже если бы Гейзенберг и потрудился упомянуть об онтологии. В частности, понимаемое как простая математическая функция, махистское понятие случайности легко допускало статистическое перетолкование, требуемое квантовой механикой. Принимая соотношение неопределенностей Гейзенберга за окончательное ниспровержение принципа причинности, физики англосаксонского мира, где эмпиризм и прагматизм успели дискредитировать проблемы онтологии, не испытывали никаких терзаний. Ведущие физики с нутряным чувством реальности не смогли понять, что поставлено на карту" [Там же. С. 148].

А на карту был поставлен теологический ответ на вопрос о происхождении Космоса, другими словами, вопрос о творении Вселенной. Ибо вопрос терял смысл, если полагать, что принцип причинности не может быть принципом объяснения мира. А между тем существо разногласий и характер ответов коренится в самом вопросе, который формулируется таким образом, что предполагает поиски причин происхождения Космоса, существующих где-то вне самого Космоса.

Вопрос о творении мира, о происхождении Космоса, как заметил Уитроу, занимал мыслителей "всех стран и всех столетий". Вопрос этот оказался исторически плодотворным. Исследование этого вопроса несомненно повлияло на процесс рождения европейской науки. П.П.Гайденко в статье "Христианство и генезис новоевропейского естествознания" детально анализирует эту познавательную ситуацию. Она, в частности, излагает размышления Беды Достопочтенного (674—735). Английский философ раннего средневековья "выделяет четыре значения понятия "божественное творение". Первое — это идея творения, которая так же вечна, как сам Творец, и всегда пребывала в замысле, или в уме Бога. Второе — это сотворение материи мира, она-то и есть творение из ничего в собственном смысле слова. Третье — формирование первоначальной бесформенной материи, создание из нее всего многообразия существующего мира. И наконец, четвертое значение: непрерывно продолжающееся сохранение сотворенного, существующего лишь благодаря животворящей силе, исходящей от Бога" [Гайденко П.П. Христианство и генезис новоевропейского естествознания // Вопр. истории естествознания и техники. 1995. № 1. С. 8].

Исторически наиболее существенным для формирования естествознания оказалось четвертое значение идеи творения. Именно с этим значением идеи творения связан упомянутый уже принцип сохранения движения, сформулированный Декартом. "Раз Бог, — писал французский философ, — при сотворении материи наделил отдельные ее части различными движениями и сохраняет их все тем же образом и на основании тех же самых законов, по каким их создал, то он и далее непрерывно сохраняет в материи равное количество движения" [Декарт Р. Начала философии // Декарт Р. Избранные произведения. М., 1950. С. 485-486].

Однако историческое принятие идеи сохранения не было таким однозначным, как бы очевидно вытекающим из идеи творения. Примером тому является тот исторический факт, что проблема сохранения или несохранения движения в связи с идеей творения стала предметом полемики между Лейбницем и Кларком, представляющим идеи Ньютона [Полемика ГЛейбница и С.Кларка. Л., I960]. Воззрения Ньютона, представленные Кларком, допускают как возможность не только сотворение, но и уничтожение движения.

В связи с идеей творения мироздания Лейбниц полагает, что мысль о возможности уничтожения движения в природном мире умаляет совершенство Бога. Получается, что Бог подобен мастеру, который изготовил такие часы, которые непрестанно надо подправлять и придавать им ход. Так может поступать только плохой мастер. Совершенство Бога в том, что он создал совершенный мир, который не нуждается в постоянном ремонте и подправлении. Поэтому движение в сотворенном мире должно сохраняться. Сторонник Ньютона отвечал, что, напротив, совершенство Бога видится в том, что Он постоянно присутствует во всех природных процессах и направляет их. Поэтому вполне допустимо, что движение в сотворенном мире может и не сохраняться.

Да, вопрос о происхождении Космоса и попытки ответить на него были исторически плодотворными. Но плодотворность идеи это еще не критерий ее истинности. "Когда б вы знали из какого сора растут стихи, не ведая стыла", — писала Анна Ахматова. И не только стихи, но и многие другие высокие и истинные интеллектуальные достижения могут вырастать из ложных концепций. Примером этому могут служить методологические идеи Декарта и Бэкона. Один из них провозгласил в качестве источников знания отчетливые и ясные идеи, другой результаты опыта. И хотя, как убежден Поппер (и я склонен с ним согласиться), эти идеи были плодотворными, они, тем не менее были ложными — и Декарт и Бэкон заменили один авторитарный источник знания другим, не менее авторитарным. Такова парадоксальная особенность человеческого познания [Поппер К. Об источниках знания и незнания // Вопр. истории естествознания и техники. 1992. № 3. С. 5-30].

Исторические и логические ходы получения истинного знания еще требуют своего эпистемологического исследования. Это одна из вечных и далеко еще не решенных проблем методологической мысли. Известно только, что достоверное знание может быть получено из заведомо ошибочных утверждений или даже очевидно ложных концепций. Ясно только одно — если мы имеем дело с проверенными и истинными положениями, то сам факт этой истинности не может служить обоснованием истинности тех концепций, из которых исторически или логически получены достоверные знания. Если внимательно всматриваться в историю научного знания, то можно усмотреть удивительный феномен — несомненно истинные, как мы по лагаем ныне, научные теории возникли из явно ложных, как мы теперь убеждены, теоретических концепций. Размышляя об удивительной эффективности математики в естественных науках, Е.Вигнер, заметил между прочим, что "некоторые теории, ошибочность которых нам заведомо известна, позволяют получать удивительно точные результаты" [Вигнер Е. Непостижимая эффективность математики в естественных науках // Этюды о симметрии. М., 1971. С. 196).

Вопрос о начале Космоса связан с необходимостью помыслить и о природе времени. Этот вопрос ведет нас не только за пределы нашего мира, но и за пределы времени. Эти выходы в запредельные области нашего существования опять-таки коренятся в самом вопросе, неявно содержатся в нем. Неудивительно, что и теологические традиции, и новейшие космологические идеи в этом отношении вынуждены прийти к сходным умозаключениям. Сходство определено характером вопроса.

А между тем, если обратиться к понятию времени и попытаться сопоставить его с понятием вечности, то другая постановка вопроса, не связанная поисками причин Космоса, позволяет увидеть глубинную связь этих фундаментальных понятий — вечности и времени. На эту связь обратил внимание Н.А.Бердяев (1874—1948) в связи с анализом смысла истории. "То, что мы называем временем в нашем мировом историческом процессе, — писал философ, — в нашей мировой действительности, представляющей процесс во времени, — это время есть какой-то внутренний период, какая-то внутренняя эпоха самой вечности. Это значит, что существует не только наше земное время, в нашей земной действительности, но существует истинное небесное время, в которое это время внедрено и которое оно отражает и выражает; что существуют, по выражению старинных гностиков, зоны божественной глубины бытия" [Бердяев Н.А. Время и вечность // Философия и мировоззрение. М., 1990. С. 403].

"Со времени Фомы Аквинского, — пишет Александр Мень, — богословы высказывали мнение, что Вселенная могла и не иметь "начала" во времени, ибо сам творческий акт по природе своей является вневременным. Астрономия и физика наших дней тоже оставляет вопрос о "начале" открытым, однако они говорят об эволюции Вселенной, которая имела некую исходную точку. Согласно наиболее распространенной сегодня теории, весь пространственно-временной космос возник несколько миллиардов лет назад в результате взрыва Пер-воатома, и с того момента началось продолжающееся и поныне стремительное разбегание галактик. По мнению одних ученых, этот взрыв был единичным событием, другие же полагают, что Вселенная периодически проходит через циклы сжатия и расширения" [Мень А. История религии. Т. 1. М., 1991. С. 59-60].

Вслушиваясь в аргументацию древних и современных теологов и современных космологов, я напоминаю сам себе, а значит, и читателю, что все многообразие ответов на вопрос о происхождении Космоса необходимо осмыслить в контексте принципа симметрии. Этот контекст обязывает иметь в виду, что принцип симметрии, поскольку современная космология ищет и находит глубинные симметрии, вынуждает усматривать в современном научном знании инварианты, позволяющие объяснить и в какой-то мере понять космологические процессы. Время нашего Космоса содержит в себе вечность; время и вечность составляют органический сплав природного бытия. Через симметрию вечность входит в бытие нашего Космоса.

Я готов принять любые ответы на вопрос о происхождении Космоса и попытаться осмыслить их—и теологические, и космологические ответы. Но как мне быть с глубинными симметриями, о значении которых современные космологи лишь упоминают, хотя и опираются на них в своих исследованиях, но не делают отсюда выводов о характере самого знания' И что ответить теологам, которые либо совершенно не упоминают о принципе симметрии, либо подчеркивают факты нарушения симметрии, не вникая в более глубокие процессы, которые явно демонстрируют нам неизбежность сохранения симметрии, ибо обнаружение нарушения какой-либо однои формы симметрии неизбежно компенсируется обнаружением другой ее формы.

Так уже упоминаемый современный теолог С.Л.Яки подробно описывает ситуацию, связанную с нарушением закона сохранения четности при изучении К частиц ("тау" и "тэта" частиц). Однако он совершенно не упоминает об открытии. сделанном в этой связи, — комбинированной четности, то есть симметрии, компенсирующей нарушение. И конечно же, я не нашел в его книге и намека на теорему Людерса- Паули (симметрия СРТ), хорошо известной физикам-теоретикам [Яки Стенли Л. Бог и космологи. С. 56-61].

Л между тем принцип симметрии, в связке с другими методологическими принципами, по-прежнему служит основанием знания. Отсюда можно заключить, что в основании знания, в том числе знания о Космосе, мы явно видим принцип вечности существования, принцип этернализма. Напомним, что симметрия в качестве основного принципа знания о Космосе представляет собою супресимметрию, объединяющую собою все известные ныне взаимодействия частиц, из которых построен Космос.

Мне остается лишь удивляться и восхищаться неисчерпаемыми возможностями человеческого интеллекта, который позволяет выдвигать необозримое число самых различных и основательно развернутых ответов. Но приверженность принципу симметрии в его широком эпистемологическом значении вынуждает меня усомниться в обоснованности вопроса о происхождении Космоса. Я вижу, как в самом вопросе уже содержится определенная направленность ответов. Вопрос предполагает найти причину рождения Космоса. Вопрос направляет мысль в определенное русло и по этому руслу, как видно в истории знания, идет мысль, предлагая многообразные решения на определенно поставленный вопрос.

И теологи, и современные космологи ищут причину творения. И те, и другие надеются, каждые по-своему, найти причинное объяснение происхождения природного мира. И те, и другие не сомневаются, что мир когда-то произошел или был сотворен. Принцип причинности и у тех, и у других работает в качестве принципа объяснения. Неудивительно поэтому, что Александр Мень превосходно знает современные космологические идеи и справедливо усматривает в них дополнительные аргументы в обосновании теологических ответов на вопрос о происхождении Космоса. Различие состоит лишь в том, что теолог убежден (вспомним его высказывание), что "...вся Вселенная, как колоссальная сумма явлений, должна иметь такую Первопричину своего существования, которая заключала бы в себе принципы всего мироздания. Но среди видимых явлений мы этого Первопринципа обнаружить не можем... Поэтому искать Абсолютное, то есть самодовлеющее начало, мы должны вне мира" [Мень А. История религии. Т. 1. С. 52]. В отличие от теолога современный космолог стремится найти такую причину в самой природе. И, конечно же, не находит. А теолог предлагает вполне определенный отвег, обоснованный вековой традицией.

Но это методологическое сходство различных поисков причин происхождения космоса невольно вынуждает меня обратиться к принципу причинности как принципу объяснения. Я могу сослаться на историю знания, которая, как и любая другая история, ничему не учит. Но к этой известной присказке можно добавить: история ничему не учит, но иногда, хотя и редко, все же наказывает за пренебрежение ее уроками.

Так вот, как я вижу, история знания демонстрирует нам постепенный отход от причинности как принципа объяснения. И этот урок, к сожалению, невероятно трудно усвоить. Аристотель понимал причинное объяснение весьма широко: причинное объяснение сводится к поискам причины действующей, причины материальной, причины формальной и причины целевой.

Но уже в средние века происходит отход от широкого аристотелевского понимания причинности как принципа объяснения. Гайденко в уже цитируемой работе пишет: "Характерно, что схоластическая физика, начиная с XIII, а особенно в XIV в., ищет действующие причины там, где Аристотель указывает на причины целевые" [ Гайденко П.П. Христианство и генезис новоевропейского естествознания // Вопр. истории естествознания и техники. 1995. № 1. С. 7]. Жан Буридан — философ и физик XIV в. полностью исключает целевые причины и полагает в основу объяснения только причины действующие. Историки науки показывают, что исследования Бури-дана оказали существенное влияние на молодого Галилея. Возможно также, что физику Буридана и его критику учения Аристотеля о четырех причинах знал и Декарт.

В науке XVII в. причина понимается исключительно как причина действующая. Но уже в механике Ньютона обнаруживается ограниченность этого принципа. Согласно принципу причинности все явления природы подчиняются этому принципу. Иначе говоря, любое явление имеет в качестве причины действие определенных сил. А между тем движение по инерции, составляющее содержание первого закона механики, не требует никаких сил. Тут вступает в действие другой принцип, а именно принцип сохранения движения, не требующий причинных отношений. Можно сказать, что уже классическая механика обнаружила первый изъян в принципе причинности, выявила первое ограничение в объяснительной функции этого принципа.

Однако при этом обнаруживается проявление принципа инерции человеческой мысли — считается, что классическая механика представляет собою образец действия принципа причинности, применимого ко всем явлениям природы. А первый закон механики, закон инерции, представляется всего лишь простым следствием основного закона движения.

В XX веке квантовая механика продемонстрировала ограниченность применимости принципа причинности при исследовании микропроцессов. Однако инерция мысли такова, что и поныне при решении самых различных вопросов и, в частности, вопроса о происхождении Космоса, идея причинности оказывается решающей. Эта идея содержится, как я уже подчеркивал, в самой формулировке вопроса.

Трудно отказаться от идеи причинности, от принципа, на котором, как представляется, построено все наше знание. Но дело в том, что мы можем строить и ныне действительно строим знание на других принципах. Принцип причинности давно уже начинает отступать на задний план в современных стремлениях объяснить мир. Мое критическое отношение к принципу причинности и сомнение в его познавательной значимости совсем не ново — достаточно упомянуть основательный критический анализ этого понятия и соответствующего принципа Юмом и Кантом. А из философов XX в. сошлемся на Поппера, который провел основательный анализ этой проблемы. Он убедительно показал, что принцип "научного" детерминизма не выполняется не только в квантовой теории, но и в классической физике. Этой проблеме он посвятил специальное исследование {Popper Karl R. The Open Universe — An Argument for Indeterminism. Totowa. New Jersey, 1956].

Ныне на первый план выступают такие понятия и соответствующие принципы, как "сохранение", "симметрия". "структура", "система". Свыше четверти века назад (как быстро протекает индивидуальное время!) мне пришлось написать по этому поводу следующее: "Идеалом научного объяснения явлений природы в классическом естествознании было причинное объяснение. Явление считалось понятным и объясненным, если найдена его причина. В этом заключалась цель науки. Именно ради этой высокой цели можно было предпочесть науку любому другому роду деятельности. Уже Демокрит выразил образно эту мысль, утверждая, что он предпочел бы найти одно причинное объяснение, нежели приобрести персидский престол. В античную эпоху, однако, был найден и другой тип объяснения, который можно назвать объяснением через структуру или, проще, структурным объяснением. В развитой форме структурное объяснение явлений природы типично для современного естествознания" [Овчинников Н.Ф. Структура и симметрия // Системные исследования. М., 1969. С. 111|.

Я не отвергаю ныне ни космологических, ни теологических ответов на вопрос о происхождении Космоса. Эти ответы могут еще оказать плодотворное влияние на ход познания нашего мира — наблюдаемого и трансцендентного. Вне зависимости от того, как мы будем оценивать эти ответы. Я повторю — плодотворность какой-либо идеи еще не означает ее истинности, хотя и повышает вероятность приближения к истине.

Меня занимают неисповедимые еще пути познания, которые могут возникнуть на наших глазах, если мы откажемся от вопроса о происхождении Космоса. Необъятный и лишь в ничтожной своей части познанный мир мне хотелось бы представлять как всегда существующий. В этой мысли меня укрепляет тот удивительный факт, что и теологические, и современные космологические ответы на вопрос о происхождении Космоса, пусть по-разному, но в своей основе одинаково приходят к понятию вечности. В теологических ответах речь идет о вечности Высшего Разума, творящего мир, в современных космологических теориях речь идет о "Высших симметриях". Иначе говоря, современные космологические идеи непременно предполагают определенные инварианты, положенные в основание изменяющегося мира. Во всем этом можно видеть поразительное проявление своеобразной метасимметрии исторически объективного познавательного процесса.

Остается только заметить, что после того, как были написаны эти строки, выражающие мои попытки осмыслить проблемы. связанные с познанием частиц и Космоса, появились две статьи, которые, пусть с другой аргументацией, но подкрепляют мое понимание современной познавательной ситуации. Это статья Г.В.Гивишвили "Есть ли у естествознания альтернатива Богу?" [Вопр. философии. 1995. № 2. С. 37-47 j и статья А.Грюнбаума "Происхождение против творения в физической космологии (теологические искажения современной физической космологии)" [Вопр. философии. 1995. № 2. С. 48-60].

В статье Гивишвили я отмечу лишь одну мысль, существенную для анализа методологических принципов, мысль, подкрепляющую принцип этернал; :зма — утверждение о вечности Космоса. "Так как бытие (существование), — пишет автор статьи, — проявляется единственным образом — в движении вещества-излучения, а движение любого рода (в том числе и развитие) происходит во времени и пространстве, условие стационарности Вселенной фактически означает признание принципа неуничтожимости и несотворимости вещества-излучения и космологического пространства-времени" [Вопр. философии. 1995. № 2. С. 45].

И конечно же, в связи с принципом этернализма особенное внимание привлекает по-своему оптимистическое утверждение автора: "Неверно думать, что человек ищет знаний, чтобы подчинить себе природу, тогда как в действительности, умножая знания, человек помогает Природе обретать бесконечное бытие" (Вопр. философии. 1995. № 2. С. 47]. Призыв автора к "переоценке ценностей" в отношении роли человека во Вселенной, я полагаю, имеет все основания быть услышанным.

Обращаясь к проблеме происхождения и развития органического мира, Гивишвили подчеркивает безуспешность попыток решить проблему возникновения жизни. Выход из познавательной ситуации он видит в отказе от двух принципов: а) от принципа переноса представлений о видимой части Вселенной на всю Вселенную и б) от понимания человека как случайного и пассивного элемента природы. Этот отказ, я думаю, плодотворен. И Гивишвили демонстрирует плодотворность такого отказа. Заметим, что плодотворность эта опирается на новые принципы, сформулированные им в качестве допущений. Скажем, принцип вечности Вселенной, принцип усложнения самоорганизации и, наконец, принцип передачи "эстафеты жизни".

Я думаю, что возможен и другой ход размышлений, связанный с безуспешностью попыток решить проблему возникновения жизни. Безуспешность этих попыток невольно обращает мысль к аналогичным ситуациям в истории науки. Безуспешность попыток получить энергию из ничего, построить вечный двигатель привели к принципу запрета — к мысли о принципиальной невозможности построить такой двигатель.

А в конечном счете к формулировке принципа сохранения энергии. Опыт истории знания подсказывает, что можно сформулировать аналогичный принцип запрета в области изучения явлении жизни — нет смысла решать проблему происхождения жизни. Более плодотворным в познавательном отношении будет принять принцип вечности жизни: несотвори-мости ее, хотя, возможно, и уничтожимости в отдельных областях Космоса, в том числе и на нашей Земле — нашими собственными неразумными действиями. Вспомним, что принцип вечности жизни был склонен принять В.И.Вернадский. Дело специального исследования — возвести на основании этого принципа здание современной теоретической биологии.

Статья Грюнбаума существенна для меня тем, что в ней я впервые в современных работах нашел явное подкрепление той мысли, что убеждение в существенности причинных отношений положено в основание теологического решения проблемы существования Космоса. Полемизируя с современными теологами, Грюнбаум утверждает, что их вопрос о творении Вселенной "является псевдопроблемой". Он настаивает на том, что "эти вопросы по сути неверно сформулированы" fBonp. философии. 1995. № 2. С. 50].

Хотя я вынужден заметить, что в отношении принципа причинности Грюнбаум не столь радикален, как этого требует, на мой взгляд, современная познавательная ситуация. Рассматривая проблему существования Вселенной, американский профессор пишет следующее: "Но необходимо различать причину основ бытия, которую проповедовал Фома Аквинский, от просто трансформативной причины, которая вносит изменения в уже существующие вещи, или порождает новые реалии из ранее существовавших объектов" [Вопр. философии. 1995. № 2. С. 55].

Конечно, принцип причинности в качестве объясняющего основоположения остается и, по-видимому, останется в обыденном сознании. Этот принцип остается и в науке, поскольку наука представляет собою, по выражению Эйнштейна, не что иное, как усовершенствование обыденного мышления. Однако в глубинных и решающих проблемах науки, связанных, скажем, с познанием микромира или структуры и жизни Космоса, принцип причинности, как можно заметить, наблюдая современные научные теории, отходит на периферию познавательного процесса. Ранее уже пришлось заметить, что на первый план выступают принципы сохранения симметрии, равно как структурный и системный подходы.

 


Главная страница

Ю. В. Сачков

Вероятность, случайность, независимость

1. Триумф вероятности: факты

Идея вероятности — одна из основополагающих и интригующих идей. лежащих в фундаменте современной науки. Если историю познания в глобальном плане подразделить, как это ныне делается, на классический, неклассический и постне-классический этапы ее развития, то вероятность, на наш взгляд, в наибольшей степени олицетворяет неклассическую науку. Это, конечно, не означает, что идея вероятности ныне сходит со сцены, напротив, поскольку знания развиваются преемственно, вероятность лежит в основаниях современных преобразований в концептуальном аппарате науки.

Представления о вероятности зародились еще в древности. Там они относились к характеристике нашего знания — признавалось наличие вероятностного знания, отличающегося от достоверного (истинностного) знания и от ложного (заблуждения). Как замечает Б.Рассел, два скептика, Карнеад и Клитомах, "ополчились против верования в божество, магию и астрологию, которое все более и более распространялось. Они также развили конструктивную доктрину, трактующую о степенях вероятности, хотя наше чувство уверенности никогда не может быть оправдано — одни вещи кажутся более истинными, чем другие. Вероятность должна руководить нами на практике, ибо благоразумие требует действовать согласно наиболее вероятной из возможных гипотез'".

Зарождение математического учения о вероятности относится к XVII веку, когда было положено начало разработке соответствующего ядра понятий, выражающих вероятностную идею. В качестве базовых моделей здесь выступили модели азартных игр. Схемы этих игр, как отмечает, например,

Е.С.Вентцель2, дают чрезвычайно простые модели теоретико-вероятностных явлений, позволяющие в наиболее отчетливой и наглядной форме наблюдать и изучать закономерности соответствующих процессов.

В реальное познание действительности вероятность уверенно вошла в прошлом веке. Методы исследования, опирающиеся на теорию вероятностей, во многом и решающем обеспечили, начиная со второй половины XIX века, колоссальный прогресс наших знаний о природе. Революционное проникновение физики в интимные структуры материи неотделимо от вероятностных представлений. Вхождение вероятности в структуру физических методов исследования обеспечили два грандиозных прорыва физики: в структуру вещества (классическая статистическая физика) и в структуру атома и атомных процессов (квантовая механика). Квантовая теория, в основание которой вероятность входит имманентным образом, является базисной и в познании мира элементарных частиц. В литературе3 также отмечается, что само становление физического познания освящено вероятностными представлениями. Физика немыслима вне измерений, а первые же попытки осмыслить и оценить практику измерительных процедур опираются на вероятностные представления, связанные с установлением в конце восемнадцатого столетия закона распределения ошибок измерения, сугубо вероятностного.

Не менее грандиозное значение имеют вероятностные идеи и в развитии биологии, ее основополагающих теорий о строении и эволюции живого. На вероятностные представления практически опирается уже эволюционная теория Дарвина. Проблема эволюции органического мира чрезвычайно сложна. В теории Дарвина сформулированы лишь исходные понятия феноменологического порядка, прежде всего — изменчивости, наследственности и отбора. Анализ взаимоотношений между этими понятиями немыслим вне того, что называется вероятностным способом мышления.

Интенсивные применения вероятностных идей и методов в биологии связаны со становлением и развитием генной теории. Законы генетики в своей основе являются вероятностными. В ходе их разработки происходит не только применение, но и совершенствование методов собственно теории вероятностей как математической дисциплины. И современные исследования проблем эволюции и организации живых систем как ведущих проблем биологии немыслимы без привлечения вероятностных идей.

Вероятностные идеи и методы исследований интенсивно входят практически в каждую из наук о природе — в химию, геологию, географию, в учение о мозге и т.п. Везде, где наука сталкивается со сложностью, с исследованием сложных и сложноорганпзованных систем, вероятность приобретает важнейшее значение. Весьма существенно также, что вероятность входит в структуру обобщающих наук, в развитие интеграционных процессов современной науки. В середине нашего века в качестве одного из важнейших таких направлений исследования выступила кибернетика. Излагая основные идеи кибернетики, "отец кибернетики" Н.Винер писал: "Эта книга посвящена рассмотрению воздействия точки зрения Гиббса на современную жизнь как путем непосредственных изменений, вызванных ею в творческой науке, так и путем тех изменений, которые она косвенным образом вызвала в нашем отношении к жизни вообще"4. С именем же Гиббса Н.Винер связывал радикальное становление и развитие вероятностной точки зрения на устройство мира и основания знаний. Подчеркивая фундаментальное значение вероятностных идей в развитии современной физики, Н.Винер писал, что "именно Гиббсу, а не Альберту Эйнштейну, Вернеру Гейэенбергу или Максу Планку мы должны приписать первую великую революцию в физике XX века"5.

Идея вероятности имеет важнейшее значение и для наук об обществе. Она входит прежде всего в статистику как науку о количественных соотношениях в массовых общественных явлениях. В основе же своей идея вероятности входит в общественные науки опосредованным образом. При анализе оснований вхождения человека в различные общественные структуры мы исходим из признания наличия в каждом человеке собственного, независимого начала. Аналогичным образом, при рассмотрении взаимоотношений различных общественных структур (прежде всего — экономических) мы также исходим из признания определенной самостоятельности и независимости этих структур. Подобные исходные установки, когда признается наличие у компонентов систем самостоятельного и независимого начала, практически и выражают основополагающую идею вероятности. Заметим, только, что в случае общественных явлений выделить теоретико-вероятностные взаимоотношения в "чистом" виде весьма сложно, поскольку здесь на взаимоотношения исходных структур накладываются многие другие зависимости.

 

2. Случай — бог изобретатель

Столь фундаментальное воздействие вероятности на развитие науки означает, что мы имеем дело с глубокой внутренней революцией в системе научного познания. Вероятностные методы лежат на магистральном пути развития науки и означают коренные преобразования в обшей модели бытия и познания. При первых же попытках понять столь принципиальное значение вероятности ее содержание стали раскрывать на базе представлений о случайности. Недаром теорию вероятностей зачастую называют наукой о случайном, а в представлениях ученых вероятность и случайность практически нерасторжимы.

Понятие случайности является первичным. Оно не поддается определению через некоторые иные, более общие понятия. Для раскрытия содержания понятия случайности необходимо его прямое соотнесение с "соответствующими" процессами и явлениями действительности. Только овладев практикой "общения" со случайностью, можно наиболее полно сказать и о ее содержании.

В своих исходных посылках случайность определяется как отсутствие закономерности и, что взаимосвязано, как непредсказуемость соответствующих явлений и процессов. Наличие чувства непредсказуемости дает основания на встречу с нечто необычным, чудесным, а эти встречи с непредсказуемым, окрашенные надеждами на чудо, делают саму жизнь разнообразней, интересней и привлекательней. Недаром А.Пушкин назвал случай "богом изобретателем".

Представления о случае зародились в древности, при самых первых попытках осознания человеком своего бытия. Они стали необходимыми при объяснении поведения человека, его судеб, или же, как сейчас нередко говорят, его жизненной траектории в многомерном мире. И сразу же выяснилось, что случай сопоставлен с необходимостью. Поэтический язык древних воплотил соответствующие представления в образах богинь человеческих судеб: Ананке — неумолимая необходимость, Ти-хе — слепой случай. Вне случая невозможно понять жизнь человека во времени. Более тою, случайность стала характеризоваться и как "регулятор" жизненных процессов. Эмпедокл, отмечал Рассел, "рассматривал ход вещей как регулируемый скорее случайностью и необходимостью, чем целью. В этом отношении его философия была более научной, чем философия Парменида, Платона и Аристотеля"6.

В дальнейшей истории культуры представления о случае также преимущественно связывались с раскрытием основ поведения человека. Наиболее концентрированным образом они высвечивались при раскрытии представлений о свободе воли человека. Свобода воли прерывает те жесткие неумолимые связи и воздействия, в которые вплетен человек, и тем самым позволяет ему стать творцом нового и осознать свою силу и самостоятельность. Представления о случае начали соотноситься с раскрытием высших творческих возможностей и ценностей человеческой личности7.

Новый этап в познании случая начинается со времени вхождения вероятности в структуру физико-математического естествознания. Этот этап характерен тем, что вырабатываются научные основы в понимании случайности. В теоретическом знании начало формироваться ядро понятий, выражающих идею случая. Первостепенное значение здесь имеет развитие физики.

Физика изучает наиболее глубинные уровни материального мира, а потому ее "слово" в познании случая имеет первостепенное значение: значимость случая в общих воззрениях пропорциональна тому, какую роль он играет в "основаниях" строения мира. Однако следует отметить, что первоначально физика, да и наука в целом отторгали случай. В рамках первых физических теорий не было места для случайности. Этот период в ее развитии характеризуется как классический. Базисные модели в этих случаях строятся по образцу и подобию классической механики. Все связи и отношения в материальном мире рассматривались наподобие механических, т.е. имеющих строго однозначный характер. Если в научном анализе приходили к решениям, включающим в себя неоднозначность и неопределенность, то соответствующее знание рассматривалось как неполное выражение знаний об исследуемых объектах, лишь как подход к истине или же как результат некорректной постановки задачи. Соответственно этому конструктивную роль в познании играла лишь необходимость, к тому же рассматриваемая наподобие механической. За случайностью объективной основы практически не признавалось. Такая познавательная установка, такой стиль научного мышления хорошо выражены в словах П.Гольбаха: "Ничего в природе не может произойти случайно; все следует определенным законам; эти законы являются лишь необходимой связью определенных следствий с их причинами... Говорить о случайном сцеплении атомов либо приписывать некоторые следствия случайности — значит говорить о неведении законов, по которым тела действуют, встречаются, соединяются либо разъединяются"8.

С подобных взглядов на случайность и началось рассмотрение основ вероятности в физическом познании. Вероятностные методы породили представления о новом классе закономерностей в природе — о статистических закономерностях. Несмотря на громадное значение статистических теорий в развитии познания, вопросы их обоснования, истолкования и понимания все еше вызывают дискуссии и во многом остаются открытыми. Это касается уже классической статистической физики — исторически первого научного представления, в ходе разработки которого родились строгие представления о статистических закономерностях. Со времени становления классической статистической физики и до наших дней широко распространены утверждения, что к статистическим методам мы вынуждены обращаться вследствие того, что по тем или иным причинам не можем получить достаточно полного и детального описания исследуемых систем. Подобный подход имеет определенное историческое оправдание. Статистическая физика разрабатывалась в ходе приложений обычной (классической, ньютоновой) механики к системам, состоящим из огромнейшего числа частиц. Реально такими системами явились газы. Первоначально газ теоретически рассматривался как своеобразная механическая система.

Анализ механических систем типа газовых необычайно сложен: нужно составить огромное число уравнений, задать соответствующие начальные условия и провести громоздкие вычисления. В докомпьютерные времена говорили, что для решения подобных задач не хватило бы никакой бумаги, никаких чернил, никакого времени. Но и появление компьютеров не спасает ситуацию хотя бы потому, что возможности задания начальных условий для таких систем весьма проблематичны.

Однако при анализе сие i ем типа газовых оказались весьма плодотворными идеи и методы теории вероятностей, которые и образовали математический аппарат статистических теорий. И когда встал вопрос, насколько эти изменения принципиальны, практически сразу же возникли утверждения, что обращение к методам статистической физики диктуется необходимостью упрощающих соображений. Иначе говоря, обращение к статистическим теориям — результат неполноты наших знаний. Соответственно этому статистические теории и по сию пору нередко рассматриваются как неполные, т.е. как неполноценные в логическом отношении.

По мере развития познания вырабатывались и иные подходы к трактовке статистических закономерностей. Один из основателей статистической физики — Дж.Максвелл — отмечал, что переход от строго динамических законов механики к теоретико-вероятностным означает коренное изменение в методах исследования, вызывающее далеко идущие последствия. Эти преобразования обусловлены не трудностями решать задачи на путях механики, а переходом физики от исследования простых механических систем к системам, имеющим иную физическую природу, в качестве которых выступили газы. За статистическими закономерностями все более и более стала признаваться их самостоятельная ценность, их полнота и несводимость к иным типам законов, прежде всего — к законам жесткой детерминации, которые были характерны для естествознания до разработки статистической физики.

Произошедшие преобразования в мышлении выражаются в том, что в структуру научной теории, в структуру закона была включена случайность. Ныне это широко признается самым существенным признаком для понимания природы статистических законов. Тем самым трактовка последних прямо зависит от того, как мы понимаем случайность, какое место отводим ей в наших представлениях о мире и его познании. Трактовка статистических закономерностей как следствие неполноты наших знаний и основывается практически на отрицании объективной значимости случайности.

Иной, научный подход к анализу случайности стал вырабатываться в ходе становления теории вероятностей и ее приложений. Уже предмет теории вероятностей обычно определяется как изучение массовых случайных явлений (событий). Исходным ее понятием является понятие случайного события.

С анализа этого понятия начинается практически любое учебное пособие по теории вероятностей. Под случайным событием понимают некоторый факт, который при определенных условиях может произойти или не произойти. В теории вероятностей понятие случайного события определяется лишь тем, произошло оно или нет, а не его конкретной природой. Последнее может породить некоторые недоуменные вопросы. Если факт имел место, то его можно наблюдать и зафиксировать научными методами. А если данного факта не было, то на каком основании можно утверждать, что имело место его отрицание? Ведь научные утверждения относятся в конечном счете к тому, что происходит в действительности.

Обычно под выражением "быть или не быть" понимается многое. Если некоторое случайное событие не произошло, то это означает, что произошло его отрицание, т.е. некоторое другое событие. При этом существенно, чтобы это иное событие-заменитель относилось к тому же самому массовому явлению, из которого исходит теория вероятностей при определении своего предмета.

Из сказанного следует, что понятие случайности в теории вероятностей относится прежде всего к характеристике отдельных событий, совокупность которых образует массовое явление, изучаемое в рамках этой дисциплины. Случайность соотносится именно с отдельными событиями и выражает тот факт, что отдельные события в массовом явлении независимы и появление каждого из них не обусловлено другими событиями. Именно при таком подходе раскрываются основы объективного понимания природы случайного.

 

3. Независимость

Понятие случайного события характеризует прежде всего природу отдельных элементов массовых явлений, изучаемых в рамках теории вероятностей. Однако для описания любого массового явления весьма важное, если не определяющее, значение имеет его структурная характеристика, выражающая особенности взаимоотношений между элементами, образующими само массовое явление. Для отображения структуры массового явления в теории вероятностей используется понятие независимости: в рамках данного массового явления наступление одного из случайных событий не зависит и не определяется другими событиями, между элементами массового явления нет постоянно действующих связей, либо же они носят несущественный характер.

Понятие независимости входит в систему базовых понятий теории вероятностей, более того — оно явилось затравочным в становлении самой теории и на его основе определяется специфика соответствующих явлений в целом. Как же характеризуется и оценивается независимость в основополагающих трудах и руководствах по теории вероятностей? Современное математическое построение теории вероятностей дается в аксиоматической форме, что во многом и решающем связывается с именем А.Н.Колмогорова. В своем основополагающем труде (1933 г.) А.Н.Колмогоров подверг специальному анализу понятие независимости. "Понятие независимости двух или нескольких опытов, — писал он, — занимает в известном смысле центральное место в теории вероятностей"9. И далее:

"Исторически независимость испытаний и случайных величин явилась тем математическим понятием, которое придало теории вероятностей своеобразный отпечаток... Если в новейших исследованиях... часто отказываются от предположения полной независимости, то оказываются принужденными для получения достаточно содержательных результатов ввести аналогичные ослабленные предположения... Мы приходим, следовательно, к тому, чтобы в понятии независимости видеть по крайней мере первый зародыш своеобразной проблематики теории вероятностей..."10. И наконец: "...Одной из важнейших задач философии естественных наук, после разъяснения пресловутого вопроса о сущности самого понятия вероятности, является выяснение и уточнение тех предпосылок, при которых можно какие-либо данные действительные явления рассматривать как независимые..."". Как мы видим, А.Н.Колмогоров придавал представлениям о независимости не только основополагающее значение в построении теории вероятностей, но и в анализе проблематики философии естествознания. Необходимо также добавить, что понятию независимости придается центральное значение и в основных руководствах по теории вероятностей при рассмотрении ее исходных задач и специфики12.

Представления о независимости прямо соотносятся с исходной моделью статистических представлений в классической

физике — моделью идеального газа. Именно переход к изучению газов как своеобразных физических систем и породил классическую статистическую физику. При характеристике газа как системы предполагается, что состояния каждой из его молекул взаимно независимы. Соответственно этому и говорят, что в статистической механике изучают системы невзаимодействующих, несвязанных, "свободных" частиц, между которыми отсутствуют постоянно действующие связи. Добавим еще, что в основных руководствах по статистической физике ее предмет преимущественно определяется как изучение систем, обладающих колоссальным числом степеней свободы13. Последнее и означает, что мы имеем дело с системами независимых сущностей и особенностями их познания. За это же говорит и то, что в руководствах по статистической физике всегда уделяется громадное внимание идеям атомизма, а атомизм в своей основе предполагает не только наличие громадного числа составляющих его элементов, но и наличие "самостоятельности" в их поведении.

Представления о независимости, как они здесь рассмотрены, характеризуют структуру статистических систем, так сказать, на уровне попарного отношения отдельных элементов друг к другу. Если же охватить структуру таких систем некоторым целостным образом, то она наиболее емко характеризуется словом "хаос". Прообразом таких систем, повторим, являются газы. Именно особенности внутреннего строения газов порождают наши исходные представления о хаосе и условиях его образования. Можно отметить, что само слово "газ" происходит от того же уровня, что и "хаос". Понятие хаоса характеризует прежде всего структуру таких систем, где элементы внутренне динамичны, но их поведение ни в малейшей степени не согласуется друг с другом и отсутствуют обратные связи. Подобные системы могут образовываться лишь под действием внешних сил или условий.

В последнее время к понятию хаоса привлечено громадное внимание и его непременно рассматривают в сопряжении с понятием порядка. Хаос олицетворяется моделью идеального газа в состоянии термодинамического равновесия. Представление о порядке символизируются моделью идеального твердого тела типа идеального кристалла или же моделью систем, обеспечивающих строгую однозначность развертывания исследуемых событий во времени. Представления о хаосе и порядке ныне интенсивно разрабатываются в ходе анализа процессов самоорганизации. В этих исследованиях вскрывается роль и значение хаоса, а следовательно — и независимости, в структуре и эволюции мира. Представления о хаосе и независимости существенны, когда речь идет об изменениях, эволюции, преобразованиях материальных структур и систем. Хаос расшатывает сложившиеся структуры, дает им возможность вступать в новые и весьма разнообразные взаимодействия и тем самым подготавливает почву для образования новых структур. Эволюционный подход к раскрытию содержания представлений о хаосе говорит о его конструктивной роли. Еще древние рассматривали хаос как одну из первопотенций мира. Хаос и независимость составляют необходимую составляющую эволюционных процессов в мире, и в этом основное их назначение.

Представлениям о независимости в философской литературе уделяется крайне незначительное внимание. Вместе с тем в конкретных исследованиях независимость проявляет себя все настойчивее и определеннее. Особо интересна ситуация в генетике. В анализе структуры процессов наследования, как они выражены в исходных законах Менделя, важнейшую и определяющую роль играют представления о независимости во взаимодействиях между генами в процессах размножения живых организмов (каждое скрещивание является отдельным, независимым событием, на которое не влияют результаты предыдущих скрещиваний: каждая пара генов наследуется независимо от другой пары; члены одной пары генов отделяются друг от друга в мейозе независимо от членов других пар; гены наследуются как независимые самостоятельные единицы и т.д.).

Следует отметить, что представления о независимости играют громадную роль в познании живых и вообще высокоорганизованных систем. Рассматривая проблемы биокибернетики в связи с фундаментальными работами И.И.Шмалыаузена в этой области, Р.Л.Берг и А.А.Ляпунов отметили:

"Независимость — это такое же фундаментальное явление природы, как наличие взаимозависимости"14.

4. Свобода воли

Выше проблема независимости рассматривалась в свете того. как она встает в естествознании, прежде всего — в физико-математическом. Такой подход имеет свое оправдание в характере структуры познания. Знания не есть простая совокупность или же конгломерат отдельных теорий и наук. Они носят упорядоченный характер, что включает в себя сильную иерархическую компоненту. Наиболее глубинные структуры нашего мироздания и его эволюции, повторим, исследуются в физике, в физико-математическом естествознании. Они же вооружены наиболее развитыми методами исследований (математика плюс исследовательские приборы). Соответственно этому следует предположить, что именно в физико-математическом естествознании вырабатываются базовые модели познания. Отсюда же можно заключить, что то понимание независимости, которое вырабатывается в базовых моделях, служит опорой и для анализа независимости в ее высших проявлениях.

Наиболее сложные представления о независимости, ее видах, формах и механизмах действия обнаруживаются при анализе общественных явлений и природы человека. Проблема независимости всегда встает при анализе особенностей строения и функционирования практически всех структур общества, начиная с отдельных фирм, предприятий и объединений и кончая государствами, нациями и регионами. Вопросы независимости здесь связаны с раскрытием внутренних источников, движущих сил и направленности развития этих структур.

В истории развития научной мысли представления о независимости особо остро давали о себе знать в ходе становления и развития учения о свободе воли человека. Как сказал Э.В.Ильенков, под этим выражением "всегда имелась в виду некоторая независимость от всего сплетения причинно-следственных зависимостей внешнего (по отношению к телу человека) мира, способность действовать вопреки давлению всей массы "внешних" обстоятельств'"5. Ильенков отмечал, что это одна сторона проблемы, негативное определение, позитивно же "свобода воли определяется как способность строить свои действия сообразно цели (в противоположность "причине"), а та определялась как идеал..."16.

Исторически развитый человек самоценен, волен, существенно независим от внешних обстоятельств в принятии своих решений. Все исходящие извне импульсы становятся причинами человеческих действий лишь тогда, когда они превращаются в факты общественного или личного сознания. Проблема независимости встает практически при рассмотрении любых аспектов деятельности человека, в частности в ходе анализа истоков и существа морали. И.Кант, например, представления об автономности, включающей в себя независимость, применял при обосновании своей концепции этики. "Автономия, — писал он, — есть ... основание достоинства человека и всякого разумного естества"17.

Независимость мышления человека выступает как непременное условие творческой деятельности человека и, следовательно, его развития. Рассматриваемая широта приложений независимости и ее вхождение в базисные структуры познания позволяет говорить о ее категориальном характере.

 

5. Вопросы обоснования

Признание категориального характера независимости остро ставит вопрос ее обоснования. Как вообще возможна подобная независимость? Как возможна независимость в мире, где само происхождение и бытие каждого объекта и явления немыслимы вне их взаимодействий и связей с материальным окружением? Как возможно обоснование независимости в мире, где все пронизано связями и взаимодействиями, например гравитационными, которые практически не знают границ? И наконец, чему служит независимость и какова ее ценность? Это особые и сложные вопросы, которые в научной литературе все еще слабо анализируются. Но все же некоторые направления мысли можно усмотреть, особенно в связи с современными разработками идей самоорганизации и нелинейности.

Независимость есть признание наличия собственного начала у объектов и систем, признание их самоценности. Это начало выражается через внутренние параметры и свойства, благодаря чему системы и объекты способны противостоять внешнему давлению. Другими словами, соответствующие объекты и системы обладают внутренними степенями свободы, что и определяет специфику их функционирования и поведения. Следует отметить, что в истории познания и философии прослеживается настойчивая мысль о наличии внутренних импульсов, внутренних самостоятельных действий в поведении объектов и систем. Сюда же относятся представления о спонтанных отклонениях в движении атомов у древних атомистов. Лейбниц в "Монадологии" заявлял, что "естественные измене-

ния монад исходят из внутреннего начала, тогда как внешняя причина не может иметь влияния внутри монады"18. Анализируя проблему причинности, М.Бунге видит ее ограниченность в том, что она не включает в свою структуру действие внутренних сил и условий, без чего невозможно понять принципы устройства нашего мироздания19. Подобный подход находит свое отражение и в современных исследованиях по проблемам хаоса. Как отмечается в одной из специальных работ, "появление сто хаотичности (хаоса) является внутренним свойством системы и не связано с действием каких-либо априори случайных сил"20. Добавим еще, что внутренним факторам всегда придавалось важнейшее значение при анализе явлений жизни и ее эволюции. Живые системы и есть такие системы, которые обладают внутренней активностью, той или иной способностью действовать в своих интересах. Развитие организмов можно представить как их последовательное освобождение из-под власти среды. Сущность процесса эволюции организмов И.И.Шмальгаузен определял как "последовательную замену внешних факторов развития внутренними"21.

Сказанное означает, что независимость проявляет себя, когда действие внутренних факторов и сил преобладает над внешними. Подобные ситуации особо проявляются в процессах разработки общего учения о самоорганизации, в анализе особенностей "нелинейного мира". Самоорганизация возможна, когда некоторые ее "центры" могут прервать связи отдельных объектов и систем с их окружением и включить их в орбиту своих взаимодействий и закономерностей. Подобное включение становится менее "силовым", менее болезненным, когда такие элементы находятся в состояниях крайней неустойчивости.

Состояния неустойчивости характеризуются ослаблением имеющихся связей, в результате чего система своеобразно реагирует на малейшие возмущения. Движение неустойчиво, если малые отклонения вызывают большие действия. Структуры неустойчивы, если малые воздействия на них вызывают их качественную перестройку. В эволюционных процессах неустойчивость представляет собою точки бифуркации, когда перед соответствующими системами открываются различные возможности, разнообразные направления дальнейших изменений. Тем самым состояния неустойчивости порождают независимость, и в этих случаях независимые объекты легче попадают в "объятия" центров активности, центров самоорганизации

(действие управляющих параметров или параметров порядка). Вопросы неустойчивости ныне широко изучаются в рамках современного развития учения об основах самоорганизации. Можно сказать, что именно на этих путях раскрывается природа независимости и ее ценности в бытии и познании.

 

6. Отрицание независимости

Несмотря на столь основополагающую роль независимости, проявляется она всегда в сопряжении с зависимостью, с наличием разнообразных и постоянно действующих во времени (пусть относительно) связей в реальном мире. Совершенно независимые сущности, пожалуй, невозможно и познавать: они не ведут к образованию каких-либо устойчивых взаимосвязей с окружением, что исключает возможность их познания. Наиболее простые случаи познания независимости наблюдаются тогда, когда поведение независимых сущностей ограничено так или иначе заданными внешними условиями, как это мы имеем дело в простейших статистических теориях, прежде всего в учении о газах.

Представления об индивидуализированных независимых частицах (объектах) являются весьма бедными для отображения действительности. Разнообразие реального мира представлено неисчерпаемым множеством сложных систем (космические образования, жидкие и твердые тела, биологические и социальные системы), которые образуются благодаря наличию постоянно действующих взаимосвязей между составляющими их объектами. Системы есть определенное отрицание индивидуализированных состояний их составляющих. Изучение реальных взаимодействий и сил (гравитационных, электромагнитных, ядерных и др.) и направлено в своей основе на то, чтобы изучить, какой спектр структур могут образовывать исходные элементарные сущности.

Образование структур из некоторых элементов можно рассматривать как ограничение независимости последних. Одна независимость породить разнообразие мира и его высшие формы не в состоянии. Конструктивно независимость проявляет себя лишь в сочетании с зависимостью. Соответственно этому образование все более сложных систем (прежде всего — живых и социальных систем) возможно на основе все более глубокого и "тонкого" синтеза независимости и зависимости. Соответственно этому к анализу независимости необходимо подходить с эволюционных позиций, с позиций возникновения и совершенствования структур. Отсюда следует, что выявлять и изучать независимость, а в политике — и проводить линию на независимость, наиболее трудно и интересно, когда речь идет о ее сочетании с зависимостью.

Сказанное позволяет заключить, что параметры объектов и систем как бы распадаются на независимые и зависимые. Независимость касается вполне определенной группы параметров исследуемых систем, но далеко не всех. Независимые параметры прежде всего ответственны за развитие систем, за поиски возможных путей такого развития. Критерием оптимального решения данных вопросов является повышение эффективности функционирования и поведения исследуемых систем.

Эволюционный подход к анализу независимости говорит о том, что сама независимость, сам хаос может проявлять себя по-разному на различных уровнях организации материи. Это различие выражается прежде всего в том, что в качестве независимых рассматриваются весьма различные объекты и системы — объекты и системы, находящиеся на различных уровнях организации. Соответственно этому становление новых структур, рождение новых форм независимости возможно не на путях разрушения "до основания" старых структур, а исходя из их перестройки и совершенствования. Особо наглядно последнее видно на примере развития техники и технологий: новые поколения автомобилей или компьютеров возможны лишь как совершенствование структурно-функциональной их организации. Независимость, хаотические состояния характерны для переходных процессов, для перехода одних структур в другие, но на базе последовательности и преемственности самого эволюционного процесса. Независимость как бы раскачивает старую структуру, делает ее способной к трансформациям и тем самым порождает материал для созидания новых структур.

 

7. Заключение. Проблема наследников

Вхождение вероятности в структуру познания вызвало его глубокую концептуальную перестройку. Преобразовалась система базисных представлений науки и тем самым изменилась научная картина мира, парадигма науки и стиль научного мышления. Вероятность преобразовала научное мышление тем, что в его базисные структуры вошли случайность и независимость. Эти категории выражают наличие особого самостоятельного начала мира, его строения и эволюции. Принципы строения и эволюции материального мира уже в своих (физических) основах имеют и жесткое, и пластичное начала, и оба они необходимы для целостного анализа реальных процессов и систем. Жесткое начало характеризуется однозначными, неизменными связями, непреодолимо наступающим действием. Случайность и независимость олицетворяют гибкое начало мира и сопряжены с такими понятиями, как неоднозначность, неопределенность, спонтанность и хаотичность. Разработка вероятностных методов исследования дали в руки человека новые мощные интеллектуальные средства для познания мира и организации практических действий. Наличие всех этих громадных изменений позволяет говорить о величайшей революции в познавательной деятельности человека. Как сказал И.Хакинг: "Укрощение случая и эрозия (жесткого) детерминизма представляет одно из наиболее революционных изменений в истории человеческой мысли"22.

Преобразования в мышлении на началах вероятности исторически необычайно трудно воспринимались и осмысливались. Многочисленные и острые дискуссии по вопросам обоснования классической статистической физики, генетики, учения Дарвина, квантовой теории, кибернетики и теории информации во многом преследовали цель овладения случаем и независимостью. И в настоящее время, как это ни парадоксально, категории случайности и независимости еще далеко недостаточно осмыслены. Довольно широко бытует точка зрения, что случайность есть нечто второстепенное, побочное, несовместимое с внутренней сущностью исследуемого процесса. Такое понимание случайности имеет свое оправдание в том, что именно на уровне внешних, побочных, второстепенных характеристик исследуемых систем и процессов происходит наиболее быстрая и постоянная смена событий, а сами эти события во многом и существенном независимы, т.е. случайны. Однако если случайность проявляется прежде всего на уровне внешних и побочных событий, то это отнюдь не означает, что она относится только к этим внешним аспектам исследуемых систем. Более широкое понимание случайности исходит из того, что случайность может и действительно проявляется на любом уровне материальной действительности. Новое понимание случайности, открывающее простор для широкого применения теоретико-вероятностных методов исследования, пробивало себе дорогу столь трудным образом, что дало основание сказать В.В.Налимову: "Чтобы хоть как-то понять природу случайного, западной мысли понадобилось более двух тысяч лет"23. Раскрытию же оснований независимости в научной литературе уделялось и уделяется еще меньшее внимание. С таких позиций, с позиций непризнания принципиального характера случайности и независимости, весьма трудно понять, почему же вероятностные методы лежат на магистральных путях развития науки, на путях проникновения в глубинные основы бытия. Независимость и случайность, с одной стороны, и жесткая детерминация, с другой, как они представлены в современной науке, олицетворяют собой предельные категориальные структуры мышления (стили мышления, картины мира). В наши дни поставлен вопрос о разработке нового категориального строя мышления, опирающегося на обобщение стилей мышления, основывающихся как на принципах жесткой детерминации, так и независимости (случайности). Именно это выражают интенсивные исследования по проблемам самоорганизации и нелинейности. Новая категориальная система мышления выступает как своеобразный синтез независимости и жесткости, их взаимопроникновение. Последнее отражено в одной из последних работ школы И.Пригожина — одного из пионеров нового мышления. "Мы должны, — пишут И.Пригожин и И.Стенгерс, — отыскать узкую тропинку, затерявшуюся где-то между двумя концепциями, каждая из которых приводит к отчуждению: концепцией мира, управляемого законами, не оставляющими места для новации и созидания, и концепцией, символизируемой Богом, играющим в кости. концепцией абсурдного, акаузального мира, в котором ничего нельзя понять"24. И далее: "То, что возникает буквально на наших глазах, есть описание, промежуточное между двумя противоположными картинами— детерминистическим миром и произвольным миром чистых событий"25. Разработка новой парадигмы не умаляет значения случайности и независимости в познании, скорее наоборот — в свете новых подходов более строго и интересно выявится роль этих категорий в структуре сложных систем, их поведении и эволюции.

  1. Рассел К. История западной философии. М., 1959. С. 257.
  2. Вентцель Е.С Теория вероятностей. М., 1964. С. 18.
  3. См., например: Kr?ger L. The Probabilisic Revolution in Physics - an Overview // The Probabilisic Revolution. Vol. 2. Ideas in the Science /Ed. by L.Krbger, G Gigerenzer and M.S.Morgan. 1987. P. 373.
  4. Винер Н. Кибернетика и общество. М., 1958. С. 27.
  5. Там же. С. 26.
  6. Рассел Б. История западной философии. М., 1959. С. 76.
  7. См., напр: Налимов В.В Спонтанность сознания. М.. 1989.
  8. Гольбах П. Избр. антирелигиозн. произв. М., 1934. Т. 1. С 34-35.
  9. Колмогоров А И. Основные понятия теории вероятностей. 2 изд. М.. 1974 С 17
  10. Там же С. 18
  11. Там же С, 19.
  12. См.. напр.: Лом М. Теория вероятностен М., 1962 С 235, Ширяев А И. Вероятность. М., 1989 С. 39.
  13. См напр: Ландау Л.Л.. Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М., 1976 С. 13.
  14. Берг Р.Л.. Ляпунов А.А. Предисловие к книге: Шмальгаузен И.И. Киберне тические проблемы биологии. Новосибирск, 1968. С. 10
  15. Ильенков Э.В Свобода воли // Вопр. философии. 1990. № 2. С. 69.
  16. Там же.
  17. Кант Н. Соч. Т 4, ч. 1 М., 1965. С. 278
  18. Лейбниц. Избр. философские сочинения М . 1908. С 301.
  19. См : Бунге М. Причинность. М.. 1962.
  20. Заславский Г.М. Стохастичность динамических систем. М.. 1984. С. 6.
  21. Шмальгаузен И.И. Организм как целое в индивидуальном и историческом развитии. М., 1982. С. 175.

  22. Hacking Ian. Was there a Probabilistic Revolution 1800-1930? // TheProbabilistic Revolution Vol. I Ideas in History. Ed. by L.Krbger. L.J.Daston.and M. Heidetberger. Cambridge, 1987. P 54

  23. Налимов В.В. Спонтанность сознания М., 1989. С 207
  24. Пригожин И.. Стенгерс И. Время, хаос, квант. М.. 1994 С. 261 25 Там же. С 262

Главная страница

А.А.Печенкин

Статистическая интерпретация квантовой теории:

статистическая полнота и статистическая нелокальность*

 

Статистическая интерпретация квантовой механики, к сторонникам которой (в различных ее вариантах) принадлежали А.Эйнштейн, Л.И.Мандельштам, К.Поппер и некоторые другие видные физики и философы науки1, не пользуется сейчас большой популярностью В книге М.Рэдхеда по философии квантовой механики2, названной в одной из рецензий "парадигмой новой философии физики", эта интерпретация специально не выделяется и не рассматривается**. Тем не менее, как следует, например, из книги М.Джеммера, статистическая интерпретация внутренне непротиворечива и ее эволюция не пришла к какому-либо логическому завершению. Так, например, статистическую интерпретацию развивал в 1970 г. в ряде статей Л.Е.Баллентайн3, который опубликовал в 1990 г. учебник по квантовой теории, написанный с позиций этой интерпретации4.

В настоящей статье разработка идеи статистической интерпретации квантовой механики идет в несколько ином, чем у Л.Е.Баллентайна, направлении. Следуя ранним советским исследованиям этой интерпретации (Л.И.Мандельштам, К.В.Никольский, Д.И.Блохинцев5), мы развиваем ту версию статистической интерпретации, которая утверждает полноту квантовой теории. В этой связи мы сосредоточиваем внима-

* Статья представляет собой результаты исследования, поддерживаемого РГНФ, проект № 95-06-17294а.

** В беседе с автором настоящей статьи проф. Майкл Рэдхед сказал, что статистическая интерпретация скорее принадлежит истории, чем современности.

 

ние на понятиях статистической полноты и статистической нелокальности, уже выдвигавшихся в литературе, но без акцента на разработку специфической версии статистической интерпретации квантовой механики. Прежде всего, однако, остановимся на классификации интерпретаций квантовой механики. Таким образом мы определим предметную область нашего исследования.

 

1. Классификация интерпретаций квантовой механики

Чтобы очертить смысл термина "статистическая интерпретация квантовой механики", проведем в первую очередь различие между "минимальной инструменталистской интерпретацией" этой теории (терминология М.Рэдхеда) и интерпретацией "ради понимания"6. Минимальная инструменталистская интерпретация связывает математический аппарат квантовой механики с результатами измерения, в ней устанавливается, как этот аппарат соотносится с возможными результатами измерения и статистическими частотами, с которыми эти результаты возникают, когда измерение повторено много раз (в принципе бесконечное число раз) над системами (например, электронами), приготовленными в идентичных квантово-механических состояниях. Минимальная инструменталистская интерпретация квантовой механики состоит из правил вычисления средних значений (математических ожиданий) измеряемой физической величины (наблюдаемой) и вероятностей появления в качестве результата измерения того или иного значения этой величины.

Минимальная инструменталистская интерпретация квантовой механики может быть названа интерпретацией "для пользователей". Ее достаточно, чтобы применять эту теорию, во всяком случае, чтобы решать стандартные квантово-теоретические задачи. Эта интерпретация, однако, не отвечает на вопрос о том, что реально происходит при квантово-механических процессах, она не идет дальше трактовки квантовой механики как инструмента предсказания и описания "брутофактов", т.е. того, что дано нам в наших восприятиях. Но квантовая механика еще и обеспечивает понимание природы. Она обеспечивает это, если математический аппарат теории дополняет та или иная интерпретация ради понимания.

Здесь не случайно употреблено выражение "та или иная интерпретация". Если "минимальная инструменталистская интерпретация" квантовой механики не вызывает существенных разногласии (по крайней мере среди тех, кто принимает стандартный математический аппарат этой теории), то интерпретация ради понимания — поле идейных и даже идеологических баталий, начавшихся уже в 1927 г., когда А.Эйнштейн выступил на пятом Сольвеевском конгрессе с критикой позиции Н.Бора7.

Интерпретации ради понимания подразделяются на две большие группы. Первая группа исходит из того, что волновая функция (вектор, или точнее, луч в гильбертовом пространстве) представляет состояние единичной физической системы, скажем, электрона. Копенгагенская интерпретация квантовой механики, которую исповедовало большинство физиков, создавших эту теорию, и которая изложена в большинстве учебников и потому названа "ортодоксальной" и "стандартной", принадлежит к этой группе интерпретаций. Согласно копенгагенской интерпретации волновая функция дает в максимально возможной степени полное описание состояния единичной физической системы. Отсюда следует, что в том случае, когда система не находится в собственном состоянии какой-либо квантово-механической наблюдаемой (координаты, импульса, энергии и т.д.), то она не только не имеет какого-либо четкого значения этой наблюдаемой, но даже не может быть осмысленно ею охарактеризована. Ведь в противном случае встал бы вопрос о том, как пополнить квантово-механическое описание с тем, чтобы определить "истинное" значение квантово-механической наблюдаемой. Физическая система может быть осмысленно охарактеризована некоторой наблюдаемой только в том случае, если она находится в собственном состоянии этой наблюдаемой, т.е. если соответствующий прибор "наблюдает" эту систему, измеряет значение этой наблюдаемой. При этом копенгагенская интерпретация исходит из взаимно исключающих друг друга (дополнительных) рядов наблюдаемых и соответственно измерений и измерительных устройств.

Допустимы, однако, и другие интерпретации квантовой механики, строящиеся на допущении о том, что волновая функция представляет единичную физическую систему. Это

интерпретации со "скрытыми параметрами", исходящие из того, что описание физической системы посредством волновой функции может быть дополнено и уточнено. При этих интерпретациях предполагается, что физическая система, даже если она не находится в собственном состоянии какой-либо квантово-механической наблюдаемой, обладает вполне определенным значением этой наблюдаемой, только это значение в принципе неизвестно (невычислимо в рамках "минимальной инструмен-талистской интерпретации" квантовой механики). Это значит, что физическая система имеет четкие значения пары некоммутирующих наблюдаемых (дополнительных — с точки зрения копенгагенской интерпретации), но эти значения, вообще говоря неизвестны. "Скрытые параметры" призваны таким образом пополнить представление состояния физической системы посредством волновой функции, чтобы пара (psi, lambda), где psi — волновая функция, lambda скрытый параметр, полностью определяла каждый результат измерения. Кроме того, усреднение (psi, lambda) по значениям lambda должно давать обычное квантовое состояние psi8.

Продолжим наш экскурс в классификацию интерпретаций квантовой механики. Вторую группу интерпретации ради понимания составляют статистические интерпретации. Согласно этим интерпретациям волновая функция представляет не состояние отдельной системы, а ансамбля (множества — причем в принципе бесконечного) систем, точнее, множества одинаково приготовленных систем.

Здесь уместно небольшое терминологическое замечание. Уже "минимальная инструменталистская интерпретация" носит статистический характер: ведь она соотносит математический аппарат квантовой механики не с отдельным экспериментом, а с множеством экспериментов, со статистикой экспериментальных результатов. В отличие от минимальной инстру-менталистской интерпретации статистическая интерпретация ради понимания ссылается не на ансамбль опытов, а на ансамбль физических систем (скажем, электронов)9. Желая подчеркнуть это отличие, А.Эйнштейн и В.А.Фок называли последнюю "чисто статистической" интерпретацией. Укоренилось также название "ансамблевая интерпретация".

Статистические интерпретации квантовой механики также неоднородны. Среди них выделяются те, которые исходят из

полноты статистического описания, даваемого квантовой механикой, т.е. из фундаментальности квантово-механического типа статистики. Другие же на представлении о возможности "уточнить" то статистическое описание, которое дается волновой функцией, приблизив его к описанию, даваемому классической статистической механикой. Иными словами, они исходят из возможности преодолеть соотношение неопределенностей и превратить квантовую механику в аппроксимацию более точной физики микромира.

Исторически первой стала статистическая интерпретация, предполагающая неполноту описания посредством волновой функции. Таковой была интерпретация, высказанная в 1927 г. А.Эйнштейном10 и развитая им в связи с его аргументом о неполноте квантовой теории, выдвинутым в известной статье Эйнштейна, Подольского и Розена (далее ЭПР). Согласно А.Эйнштейну, "квантовая теория ничего не говорит об отдельных процессах. Она дает информацию лишь относительно бесконечного множества элементарных процессов"". При этом в статье ЭПР говорится, что "описание реальности посредством волновой функции является неполным"12. Точнее, ЭПР формулируют следующую альтернативу: либо 1) квантово-механическое описание реальности посредством волновой функции не является полным, либо 2) если операторы, соответствующие двум физическим величинам , не коммутируют, эти две величины не могут одновременно обладать реальностью. Суть ЭПР аргумента состоит в демонстрации того, что последнее неверно, т.е. того, что две физические величины, соответствующие некоммутирующим операторам, все же обладают одновременно реальностью. Если учесть определение реальности, даваемое ЭПР (оно звучит следующим образом:

"если мы можем без какого-либо возмущения системы предсказать с достоверностью значение некоторой физической величины, то существует элемент физической реальности, соответствующий этой физической величине")13, то нельзя не заметить, что сформулированное положение корректирует или во всяком случае ограничивает соотношение неопределенностей. Итак, остается первый член альтернативы, ведущий к вопросу о возможности более полного описания физической реальности, нежели то, которое обеспечивает квантовая теория.

Впрочем, как показал А.Файн, статистическая интерпретация квантовой механики, развиваемая А.Эйнштейном, допускает иное прочтение14. Ссылаясь на высказывания Эйнштейна, выражающие его неудовлетворенность формулировками статьи ЭПР, которую писал в основном Б.Подольский, А.Файн полагает, что эйнштейновское утверждение о неполноте квантовой теории касается лишь неполноты описания ею индивидуальных систем и что, хотя Эйнштейн и ставил знак вопроса рядом с гейзенберговскими соотношениями неопределенностей, он никогда не проявлял интереса к программе "скрытых переменных"".

Развивая эйнштейновские идеи, Л.Е.Баллентайн, который был упомянут выше в связи с его работами 70-х гг. по статистической интерпретации квантовой механики, высказывается более определенно в отношении "скрытых параметров". "Статистическая интерпретация, — пишет он, — которая рассматривает квантовые состояния как описывающие ансамбли приготовленных систем, всецело открыта в отношении скрытых переменных. Она не требует их, но делает их поиск полностью осмысленным"16. Впрочем, в своем учебнике квантовой механики, который также упоминался выше, Л.Е.Баллентайн высказывает скепсис в отношении самой проблемы полноты теории: "В действительности вопрос о полноте теории имеет лишь второстепенную значимость... Мы пришли в настоящее время к иерархии теоретических моделей, каждая из которых дает более детальное описание реальности, чем прежняя"17.

Примерами статистической интерпретации квантовой механики, предполагающей полноту этой теории, могут служить интерпретации, выдвинутые советскими физиками Л.И.Мандельштамом и Д.И.Блохинцевым. Эти интерпретации складывались в оппозиции, с одной стороны, к копенгагенской интерпретации (поэтому они и статистические) и, с другой стороны, эйнштейновской критике этой интерпретации, в первую очередь той критике, которая сконцентрирована в ЭПР аргументе. Согласно Л.И.Мандельштаму, волновая функция квантовой механики относится к "микромеханическому коллективу", задаваемому фиксацией макроскопических параметров. Вместе с тем Л.И.Мандельштам не согласен с Эйнштейном, считавшим (в интерпретации Л.И.Мандельштама), что "теория с функцией не полна и ее можно дополнить так, что-

бы не было принципа неопределенности"18. Следуя фон Нейману, Л.И.Мандельштам утверждает, что "нельзя отказаться от принципа неопределенности, не отказываясь от основ квантовой механики"19

Несколько в иных терминах (и с иными приемами риторики) формулирует свою версию статистической интерпретации квантовой механики Д.И.Блохинцев. Но и Д.И.Блохинцев не принимает ЭПР аргумент, направленный против полноты квантовой теории (он солидаризуется здесь с Л.И.Мандельштамом). В одной из последних своих работ Д.И.Блохинцев ввел соотношение неопределенностей в определение квантового ансамбля. "Пусть дана, — пишет он, — бесконечная последовательность тождественных микросистем, находящихся в одной и той же макроскопической обстановке М (например, ускоритель в заданном" режиме, магнит-анализатор, щель, коллимирующая пучок). Если в этой совокупности систем

 

то такой ансамбль мы будем называть квантовым ансамблем"'".

Демаркация двух типов статистической интерпретации квантовой механики, проведенная в настоящем параграфе, оставляет, однако, чувство неудовлетворенности. Ведь выше не было определено понятие полноты теории, служащее критерием демаркации. Мы исходили лишь из оценок, даваемых теми или иными физиками, развивающими статистическую интерпретацию квантовой механики. Не исключено, что на деле эти физики имели в виду различные понятия полноты теории.

 

2. Уточнение демаркации двух типов статистической интерпретации на базе понятия статистической полноты теории

Чтобы уточнить произведенную классификацию статистических интерпретаций квантовой механики, обратимся к статье А.Элби, Х.Брауна и С.Фостер21, посвященной различным по-ниманиям полноты теории. В этой статье проведено различие между ЭПР полнотой теории и ее статистической полнотой. Первая исторически и терминологически связана с упоминавшейся выше статьей А.Эйнштейна, Б.Подольского и Н.Розена

(ЭПР), содержащей аргумент, призванный продемонстрировать неполноту квантовой механики. Определение ЭПР полноты получают, превращая то необходимое условие полноты, которое сформулировали А.Эйнштейн с соавторами, в необходимое и достаточное (поскольку ЭПР демонстрировали неполноту квантовой теории, они нуждались лишь в необходимом условии полноты теории). В статье ЭПР говорится, что теория является полной, если "каждый элемент физической реальности обладает представителем в физической теории"22. ЭПР полнота, стало быть, означает представленность в теории каждого элемента соответствующей области физической реальности. Что же такое элемент физической реальности? ЭПР предлагают следующий критерий, принятый в статье Элби, Брауна и Фостера (этот критерий уже был воспроизведен в § I: "если мы без всякого возмущения системы можем предсказать с достоверностью (с вероятностью, равной 1) значение физической величины, то существует элемент физической реальности, отвечающий данной величине".

Как известно, ЭПР, исходя из принятых критериев полноты и физической реальности, пришли к выводу о неполноте квантовой механики. Они продемонстрировали мысленный эксперимент с двумя частицами, которые вначале взаимодействовали друг с другом, а затем разошлись на такое расстояние, что перекрыванием их пространственных волновых функций можно пренебречь. Законы сохранения и аппарат квантовой механики позволяют с определенностью (с вероятностью, равной 1) предсказать значения координаты и импульса первой частицы, если эти величины измерены для второй частицы. Поскольку при этом никакого возмущения первой частицы не происходит, то ее координату и импульс можно считать элементами физической реальности, причем элементами, не находящими отражения в аппарате квантовой механики с его соотношениями неопределенностей.

Хорошо известна также реакция Н.Бора на ЭПР аргумент. Отстаивая полноту квантовой механики, предполагаемую копенгагенской интерпретацией этой теории (в нашей терминологии ЭПР полноту), Н.Бор отверг тот критерий физической реальности, который был выдвинут ЭПР. Для Н.Бора физической реальностью обладает лишь "квантовое явление", соединяющее в себе квантовый объект и измерительный прибор.

Поэтому координата и импульс первой системы не обладают сами по себе реальностью: они возникают у этой системы только тогда, когда производится измерение этих характеристик у второй системы. Поскольку мы не можем одновременно измерять у второй системы координату и импульс, мы не можем считать эти характеристики атрибутами первой системы.

Под статистической полнотой квантовой теории, как и под ЭПР полнотой, понимают свойство теории с достаточной детализацией представлять физическую реальность. Только это реальность статистического характера. Пусть psi обозначает состояние физической системы, определяемое теорией Т, и пусть Т содержит статистический алгоритм, соотносящий состояние psi со средним значением физической величины (наблюдаемой) Q, т.е. с <Q>tau. Рассмотрим теперь весьма большой ансамбль систем Е, все начальные состояния которых одинаковые (ансамбль идентично приготовленных систем). Пусть <Q> обозначает среднее значение, а <Q>tau — среднее значение для тою же ансамбля, но предсказываемое теорией Т. Теория Т называется статистически полной, если и только если для каждого мыслимого ансамбля Е одинаково приготовленных систем (состояния которых описаны теорией Т) <Q> совпадает с

<Q>tau.

Хотя термин "статистическая полнота" был введен совсем недавно (в упомянутой статье Элби, Брауна и Фостер), по сути дела эту форму полноты имел в виду И.фон Нейман, формулируя и доказывая свою известную теорему о невозможности скрытых параметров в квантовой механике.

Воспроизведем рассуждения И.фон Неймана. Проблема полноты поставлена им в виде проблемы демаркации двух интерпретаций статистического ансамбля: [S1,.,..., Sn]:

“I. Отдельные системы S1,......, Sn могут находиться в различных состояниях, так что ансамбль [S1,....., Sn] определяется их относительными частотами. То, что мы не получаем здесь точно определенных значений физических величин, обусловлено нашим незнанием: ведь мы не знаем, в каком состоянии мы измеряем, а потому и не можем сказать, что при этом получится.

II. Все отдельные системы S1,....., Sn находятся в одном и том же состоянии, но законы природы не каузальны. Тогда причиной дисперсии будет уже не наше незнание, а сама при

рода, которая не считается "принципом достаточного основания”33.

И.фон Нейман доказывает, что только вторая интерпретация возможна в области приложения квантовой механики, а именно он доказывает то, что предположение о том, что всякий ансамбль, в котором имеется величина Q с дисперсией, может быть представлен в виде смеси двух (или большего числа) подансамблей, в которых все квантово-механические наблюдаемые не имели бы дисперсии, ведет к противоречию. Иными словами, чистые ансамбли квантовой механики являются гомогенными.

Как соотносится статистическая полнота квантовой теории с ее ЭПР полнотой? Статистическая полнота является более сильным свойством теории и влечет за собой ЭПР полноту. Правда, условием этой импликации служит принципиальная наблюдаемость элементов реальности, предполагаемых при той трактовке полноты, которую давали ЭПР: каждый элемент реальности должен непосредственно участвовать в определении измеряемых результатов.

Ясно, что при указанном ограничении статистическая полнота теории и подавно нарушается, если нарушается ее ЭПР полнота. Но можно указать теории, полные в смысле ЭПР полноты и неполные в смысле статистической полноты. Таковой является квантовая механика, оснащенная "скрытыми параметрами" в смысле Д.Бома. Не вникая в аппарат этой теории, отметим лишь, что она может рассматриваться как попытка подвести физический базис под "квантовое явление" Н.Бора (см. выше в настоящем параграфе). Согласно Д.Бому, волновая функция квантовой механики имеет непосредственный физический смысл. Это особое psi-поле, подчиняющееся уравнению Шредингера. Особость его состоит в начальных условиях, добавляемых к уравнению движения. Импульс частицы удовлетворяет условию р = VS(x) (градиент S), где S(x) — фаза волновой функции, а координаты частиц образуют статистический ансамбль с плотностью |psi(x)|2. Координата и импульс в принципе присущи частице самой по себе, однако они связаны с psi-полем. При измерении координаты второй частицы "волновая функция всей системы (состоящей из двух удаленных друг от друга частиц. — А.П.) претерпевает неконтролируемые искажения, влекущие за собой (благодаря квантово-механическим си-

лам) соответствующие неконтролируемые изменения импульсов обеих частиц. Точно так же "квантово-механические" силы, возникающие при неконтролируемом искажении у-поля, обусловливают неконтролируемые изменения координат обеих частиц при измерении импульса одной из них"24.

В то же время квантовая механика, оснащенная бомов-скими "скрытыми параметрами", оказывается неполной в статистическом смысле. Поскольку каждая физическая система характеризуется, по Бому, "скрытыми" координатой и импульсом, то две физические системы, представленные одним и тем же квантово-механическим состоянием, в принципе различимы, и мы можем дробить даже чистый ансамбль, пробиваясь к оездисперсным подансамблям.

Различив ЭПР полноту теории и ее статистическую полноту, мы можем уточнить проведенную в предыдущем параграфе демаркацию между двумя типами статистической интерпретации квантовой механики. Так как эти интерпретации придают физический смысл лишь ансамблям физических систем (скажем, электронов), а не одной системе, то они могут различаться лишь в плане трактовки статистической полноты теории. Одни из них предполагают статистическую неполноту квантовой механики, другие, наоборот, ее статистическую полноту. Это, разумеется, значит, что в рамках этих двух типов интерпретации по-разному трактуется и фон-неймановское доказательство полноты квантовой механики (невозможности в ней "скрытых параметров"). Ведь фон Нейман доказывал статистическую полноту квантовой механики, и безусловное принятие его доказательства характерно для статистических интерпретаций второго типа, а отторжение — для таких интерпретаций первого типа.

В качестве примера статистических интерпретаций, предполагающих полноту квантовой механики, в § 1 упоминалась интерпретация, изложенная в "Лекциях" Л.И.Мандельштама. Л.И.Мандельштам в ней непосредственно следует И.фон Нейману. "Нейман исследовал, — говорит Л.И.Мандельштам, — возможно ли "суммарное, общее" описание при помощи psi-функции так уточнить и дополнить "скрытыми" параметрами, чтобы не было соотношения неопределенности. Нейман доказал, что нельзя дополнить волно

вую механику таким образом, чтобы изжить принцип неопределенности"25.

Разбирая ЭПР аргумент, Л.И.Мандельштам по сути дела формулирует его статистический аналог"26. "Пока я ничего не измеряю, — пишет Л.И.Мандельштам, — я имею psi(у, z), где представлены все z и все р (речь идет о двухчастичной волновой функции, представляющей состояние, в котором смешаны частицы с самыми различными координатами и импульсами. — А.П.). Произведя измерения, я могу из всей совокупности измерений выделить подсовокупность, в которой измерение некоторой определенной величины, характеризующей систему II, привело к некоторому определенному результату и в которой система I описывается волновой функцией. В этой подсовокупности, если импульс точно измерен, то координата — любая, и наоборот. Суть дела в том, что, выполняя измерения различных величин, относящихся к системе II, мы выделяем различные подсовокупности: мы либо фиксируем phii(у), т.е. импульс системы II, либо фиксируем Q,(y), т.е. координату системы II. В каждой из подсовокупностей для системы I имеет силу принцип неопределенности"27.

При этом Л.И.Мандельштам оставляет открытым вопрос об ЭПР полноте квантовой механики. Это можно усмотреть из фразы, сразу следующей за процитированным отрывком: "Но одновременные точные значения импульса и координаты в разных подсовокупностях вполне допустимы, и никакого противоречия с волновой механикой здесь нет"28.

"Лекции по основам квантовой механики" были прочитаны Л.И.Мандельштамом в 1939 г. Естественно, на статистической интерпретации квантовой механики не могла не отразиться та полемика вокруг теоремы фон Неймана о полноте квантовой теории, которая развернулась уже в 40-е, 50-е и последующие годы. Отсюда не следует, что в этот период все физики отказались от этой теоремы как от аргумента против "скрытых параметров" в квантовой механике. Все же нельзя не учитывать, что Д.Бом, выступивший в 50—60-е гг. со своей теорией со "скрытыми параметрами", отдавая должное математической

* Иной аналог уже бомовскои версии ЭПР аргумента (с двумя частицами в синглетном состоянии) был уже в "послебелловский период", т.е. после открытия Дж.Беллом его неравенства, сформулирован Ф.Селлери и Г Тароци.

 

 

 

части теоремы фон Неймана, видел се ограниченность в том, что "подансамбли должны классифицироваться в терминах значении квантово-механических наблюдаемых"29. Нельзя не учитывать также, что движение "скрытых параметров" в квантовой механике стало прогрессировать и что Ф.Дж.Белинфанте, написавший обширный обзор теорий со "скрытыми параметрами", издевательски назвал "скрытые параметры" в смысле фон Неймана и его ближайших последователей параметрами "нулевого уровня"30.

Как упоминалось в § 1, версию статистической интерпретации квантовой механики, открывающую дверь перед "скрытыми параметрами", развивал Л.Баллентайн. Примечательно. что Л.Баллентайн писал в отношении теоремы фон Неймана: "Его заключение, что нет модели скрытых параметров, совместимой со статистическими предсказаниями квантовой теории, ложно, ибо такая модель существует"31. Л.Баллентайн здесь ссылается на упоминавшуюся модель Д.Бома.

Вопрос о статистической полноте квантовой теории, поднимаемый при ее статистической интерпретации, сопряжен в конечном итоге с оценкой фундаментальности квантовой механики. Если Л.И.Мандельштам при всем его преклонении перед ясностью и строгостью классической физики отдавал должное "новому физическому мировоззрению", влекомому квантовой механикой32, то Л.Е.Баллентайн допускает резкое изменение в структуре квантовой теории: "Вероятно, следующим этапом будет крутой отход от знакомого формализма, подобный отходу эйнштейновской теории гравитации от формализма Ньютона"33.

3. Статистическая полнота и нелокальность

Как показала разработка ЭПР аргумента, этот аргумент неявно содержал условие локальности: удаленное измерение (измерение, выполненное над системой II) не может сделать неопределенное значение наблюдаемой (у системы I) определенным и точным. Условие локальности включалось ЭПР в их критерий физической реальности: как было выяснено, на деле этот критерий состоит из двух критериев: I) собственно реаль

ности, утверждающего, что реальной будет та наблюдаемая, значение которой может быть предсказано с определенностью (с вероятностью, равной!), 2) локальности, утверждающего, что "реальная" наблюдаемая, характеризующая систему, не может измениться в результате удаленного измерения. Если бы ЭПР ограничились лишь условием "собственно реальности", их аргумент не прошел бы. Чтобы прийти к заключению об одновременной реальности двух некоммутирующих наблюдаемых, надо "спроецировать" их реальность, вытекающую из одно жачного предсказания, на прошлое, на то время, когда системы lull еще описывались единой волновой функцией.

Опровергая ЭПР аргумент (см. предыдущий параграф), Н.Бор допустил нарушение локальности, а именно — он допустил, что удаленное измерение (выполненное над системой I!) делает осмысленной и точной наблюдаемую, характеризующую физическую систему I. Иными словами, в отличие от ЭПР Н.Бор допускал, что координата и импульс системы I становятся реальными лишь на момент предсказания. Поскольку же ли величины у системы II не могут быть одновременно измерены, они не могут быть одновременно реальными и у системы I.

Условие нелокальности, выдвинутое Бором, содержалось в ею идеологии "квантового явления", понимаемого как единство физической системы и измерительного прибора и означающего "включение действий исследователя в физический процесс. Собственно Бор не постулировал своего условия нелокальное ги в явном виде. Это условие было выделено из его идеологии "квантового явления" последующей критикой Аутентичное освещение этой идеологии дал И.С.Алексеев, пытавшийся связать ее с марксистской концепцией деятельности34

Н.Бор дебатировал понятие ЭПР полноты теории. В настоящей статье обсуждаются статистические интерпретации квантовой механики, придающие актуальность другому понятию полноты теории — статистической полноте. Влечет ли статистическая полнота, как и ЭПР полнота, нелокальность? В том доказательстве статистической полноты, которое провел Н.фон Нейман, нарушение локальности явно не постулировалось. Однако имеет смысл приглядеться к его рассуждениям внимательнее. Выше (см. предыдущий параграф) была

воспроизведена фон-неймановская постановка проблемы полноты квантовой теории: эта постановка исходила из различия двух трактовок статистического ансамбля. Каким образом фон Нейман доказывает, что в квантовой механике справедлива вторая трактовка, т.е. то, что квантовая механика статистически полна? Фон Нейман начинает с концепции возмущения при измерении, типичной для копенгагенской интерпретации. Допустим, пишет он, что физическая величина R измеряется у всех систем ансамбля [S1,......, Sn] и принимает на них лишь

два значения а, и а;, скажем а, на системах S'1,......, S'1 и а2 на

системах S''1,.....,S''n-n1 (верхние индексы символизируют изменения систем ввиду возмущающего действия измерения). Мы таким образом получаем два ансамбля [S'1,......, S'n] и

[S''1,.....,.S'' n-n1], в которых величина R не имеет дисперсии. Но

возьмем какую-либо другую физическую величину S, также принимающую лишь два значения b1 и b2 в подансамблях [S'1,......, S'n1] и [S''1,......, ^„.nil. Пусть для систем S'''1,.....,S'''n11

и Sv1,.....,Svn12 найдено значение b1, а для систем S''v1,.....,S''vv1-n11

и Sv',.....,Sv'n1-n11-n12 найдено значение b2 (изменение верхних

индексов символизирует изменение систем ввиду возмущения при измерении). Тогда можно было бы предположить, что мы пришли к подансамблям, в которых ни величина R, ни величина S не имеют дисперсии. Это, однако, не так, поскольку подансамбли [S"'1,......, S"'n11], [S'v1,......,S'vn1-n11] и т.д. не тождественны подансамблям [S'1 ,......, S'n1], [S''1 ,......, S'n1-n11] и т.д.,

и в них величина R уже может иметь дисперсию.

Фон Нейман, однако, не удовлетворяется копенгагенским аргументом от возмущения при измерении. Он пишет, что все же можно было бы "поддержать фиктивное представление" о том, что статистический ансамбль можно и в квантовой механике разложить на подансамбли "без изменения его элементов", так чтобы смешивание этих подансамблей дало бы исходный ансамбль. Если бы это было возможно, то в квантовой механике можно было бы пробиться к подансамблям, в которых любая физическая величина (наблюдаемая) не имеет дисперсии". Фон Нейман доказывает, что приведенное допущение входит в противоречие с принципами квантовой механики. "Фиктивное представление" позволяет ему вести дальнейшее рассуждение на языке математики, не прибегая к таким интуитивным допущениям, как нелокальность.

Однако не только фон Нейман отстаивал статистическую полноту квантовой теории. Как отмечалось выше, этот тип полноты защищал ЛИ.Мандельштам, рассматривая ЭПР аргумент. Его доказательство, в отличие от фон-неймановского, интуитивно физическое. Интересно, что Л.И.Мандельштам начинает свое доказательство как раз в том пункте, в котором фон Нейман оставляет аргумент от возмущающего измерения и переходит к математическому доказательству. ЭПР мысленный эксперимент с двумя системами позволяет ему наполнить физическим смыслом то "фиктивное представление", которое позволил себе поддержать фон Нейман, чтобы затем его математически опровергнуть. Действительно, измерение, выполняемое над системами S'21,......,S'2n, позволяет согласно предположению, отвечающему духу ЭПР, разбить ансамбль систем S'11 ........ S'1n на подансамбли без изменения этих систем.

В целях более аккуратной формулировки это предположение должно быть оснащено статистическими аналогами условий реальности и локальности. Л.И.Мандельштам по сути дела и использует такие аналоги. "Реальностью" в его пересказе ЭПР аргумента обладают ансамбли систем I, соответствующие чистым состояниям, выделяемым в результате измерения из смеси, в которой система 1 пребывает, находясь в паре с системой II "Локальность" позволяет в духе ЭПР считать, что эти чистые ансамбли систем 1 латентно существовали и до измерения, когда системы 1 и II в совокупности описывались волновой функцией, а сами системы 1 и II находились в смешанных состояниях.

Разбирая ЭПР аргумент, точнее, его статистический аналог, Л.И.Мандельштам соглашается с условием реальности, но отвергает условие локальности, т.е. допускает нелокальность. Условие, предполагающее реальность чистых ансамблей, поскольку измерение приводит к случаю, при котором для системы 1 существует волновая функция, существенным образом входит в мандельштамовскую концепцию косвенных измерений36. Л.И.Мандельштам по сути дела использует концепцию сложных селективных измерений37. Однако эти чистые ансамбли существуют лишь на момент измерения. Их неправомерно экстраполировать на прошлое: набирая подансамбль системы II с некоторым фиксированным значением какой-либо физической величины, мы тем самым набираем и подансамбль

системы I, причем подансамбль, ранее не существовавший. Измерение, выполненное над системами II, как бы возмущает (в продолжении первой части аргументации фон Неймана, где имелось в виду не "как бы", а реально) системы I.

"Физически неправильно, — подчеркивал Л.И.Мандельштам, — когда Эйнштейн говорит: "Мы измеряем систему II, не затрагивая систему I". Спрашивается, откуда система II получала свой импульс? От столкновения с системой I. Значит, если мы берем только те случаи, когда система II обладает некоторым определенным импульсом, то мы берем лишь определенные удары со стороны системы I. Если же у системы II определена координата, то она получила от системы I другие удары, или удары, полученные ею от системы 1, не являются определенными. Таким образом, здесь просто неправильно применена теория вероятностей, и никакого повода к пересмотру волновой механики возражение Эйнштейна не дает"38.

Контраргументы Л.И.Мандельштама не следует, однако, противопоставлять математическому доказательству фон Неймана. Более того, первое может рассматриваться в качестве истолкования второго. И.фон Нейман, стало быть, был не далек от признания нелокальности. Как известно, в его доказательстве использован аппарат матрицы плотности, обеспечивающий строгую трактовку более общего типа состояний, нежели "чистые состояния", представляемые волновыми функциями. Матрица плотности может представлять также "смешанные состояния", когда неизвестно, какое же состояние имеется на самом деле. Таковыми являются, например, состояния каждой из систем I и II в составе состояния их пары. Доказательство фон Неймана состоит из двух частей. Во-первых, фон Нейман показал, что из смешанного состояния может быть выделено чистое состояние. Тем самым он утверждает реальность чистых ансамблей системы I. Во-вторых, он доказал, что даже чистый ансамбль не может быть бездисперсным (чистый ансамбль является гомогенным и не может быть представлен как смесь подансамблей). Если сопоставить этот вывод с первой частью фон-неймановской аргументации в пользу полноты квантовой механики, рассмотреть его как продолжение этой аргументации (от возмущений при измерениях), то становится ясно, что он касается нелокальности. Даже теоре

тически нельзя обойти чего го вроде возмущения систем ансамбля при всякой попытке расщепить этот ансамбль.

В настоящей статье была обозначена версия статистической интерпретации квантовой механики, предусматривающая полноту этой теории. В этой с ,язи были сформулированы понятия статистической полноты и статистической нелокальности. Автор, вопреки ряду других специалистов по философии квантовой теории, настаивает на том, что признание квантовой механики в качестве статически полной теории влечет допущения о нарушении статистической локальности. Эту локальность можно сформулировать следующим образом: удаленное селективное измерение не может выделить чистый ансамбль из смеси.

Настоящая статья, думается, позволяет также поддержать А.А.Тяпкина, настаивавшего на "признании вклада советских ученых в развитие интерпретации квантовой механики"39.

1 См.: Lammer M. The Philosophy of Quantum Mechanics. N. Y.: Wiley, 1974.

Ch. 10. 2 Redhead M. Incompleteness, Nonlocality qand Realism. A Proleomenon to the

Philosophy of Quantum Mechanics. Oxford: Clarendon Press, 1988.

 

3 Ballentine L.E. The Statistical Interpretation of Quantum Mechanics // Reviews of Modern Physics. 1970. Vol. 42, № 4. P. 358-381; Ballenfine L. E.Einstein's interpretation of Quantum Mechanics // American J. of Physics. 1972. Vol. 40. P. 1763-1771.

4 Ballentine L.E. Quantum Mechanics. Prentice-Hall International. Inc, 1990. 486р.

5 См.: Мандельштам Л.И. Лекции по основам квантовой механики // Лекции по оптике теории относительности и квантовой механике. M.: Наука, 1972 (Лекции прочитаны в 1939 г. и впервые опубликованы: Мандельштам Л.И. Поли. собр. тр. Т. 5. M.: АН СССРЮ 1950); Никольский К. В. Квантовые процессы. M.: Гостехизаат, 1940; Блохннцев Д.И. Принципиальные вопросы квантовой механики. M.: Наука. 1966 (2-е изд. - 1987 г.);

Он же. Основы квантовой механики. 5 изд. M.: Наука, 1976 (первое издание было осуществлено в 1949 г.).

 

6 Redhead M. Op. cit. С. 44.

7 Эйнштейн А. Замечания о квантовой теории. Выступление в дискуссии на 5-м Сольвеевском конгрессе // Эйнштейн А. Собр. науч. тр. Т. 3. С. 528.

8 Redhead M. Op. cit. С. 16.

 

9 Эйнштейн А. Замечания о квантовой теории. С. 529; Фок В.А. Рец. на кн.:

Мандельштам Л.И. Полн. собр. тр. Т. 5. M.: АН СССР, 1950 // Успехи физ. наук. 1951. Т. XLV. С. 160-163.

10 Эйнштейн А. Замечания о квантовой теории. С. 529.

11 Там же. С. 528-529.

 

12 Эйнштейн А.. Подольский Б., Розен Н. Можно ли считать квантово-механическое описание реальности полным? // Эйнштейн А. Собр. науч тр Т. 3. С. 604.

 

13 Там же. С. 605.

14 Fine A. The Shaky Game. Einstein Realism and the Quantum Theory. Univ of Chicago Press, 1986. P. 26-39; Fine A. Correlations and Efficiency: Testing the Bell Inequalities// Foundations of Physics. 1989. Vol. 19, № 5. P 453-455

15 Fine A. The Shaky Game. P. 38.

16 Ballenline L.E. The Statistical Interpretation of Quantum Mechanics. P 374.

17' Ballentine L.E. Quantum Mechanics. P. 438.

18 Мандельштам Л.И. Лекции по основам квантовой механики // Мандельштам Л.И. Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике. М., 1972. С. 333.

19 Там же. С. 362.

20 Блюхинцев Д.И. Принципиальные вопросы квантовой механики. М.. 1987. С. 39.

21 Elby A., Brown H.R., Foster S. What Makes a Theory Physically "Complete"'' // Foundations of Physics. 1993. Vol. 23, № 7. P. 971-985.

22 Эйнштейн А., Подольский Б.. Розен Н. Можно ли считать квантово-механическое описание реальности полным? С. 605.

23 Нейман Н. фон. Математические основы квантовой механики. М., 1964. С. 225-226.

24 Бомм Д. О возможности интерпретации квантовой теории на основе представлений о "скрытых" параметрах. Статья 2 // вопросы причинности в квантовой механике. М., 1956. С. 80.

25 Мандельштам Л.И. Лекции по основам квантовой механики. С. 362.

26 Sellari F., Tarozzi G. A Probabilistic Generalization of the Concept of Physical Reality // Speculations in Science and Technology. 1983. Vol. 6, № 1. P. 55-64.

27 Мандельштам Л. И. Цит. соч. С. 364.

28 Там же.

29 Вот D. Wholeness and the Implicate Order. L, ets.: Routledge and Kegan Paul, 1980. P. 79.

30 Belinfante FJ. A Survey of Hidden — Variabley Theories. Oxford: Pergamon Press, 1973.

31 Ballenline L E. The Statistical Interpretation... P. 376.

32 См.: Печенкин А.А. Интерпретация квантовой механики в "Лекциях" Л.И.Мандельштама и ее идеологический контекст // Вопр. истории естествознания и техники. 1997. № 2. С. 54-69.

33 Balientine L.E. Op. cit. P. 380.

34 Алексеев И.С. Концепция дополнительности. Историко-методологический анализ. М., 1978.

35 Нейман И. фон. Математические основы квантовой механики. С. 228.

36 Мандельштам Л.И. Лекции по основам квантовой механики. С. 344.

37 Кемпфер Ф. Основные положения квантовой механики. М., 1967. С. 46-53

38 Мандельштам Л.И. Цит. соч. С. 364

39 Тяпкчн А.А. Философские проблемы физики и вклад советских ученых в развитие интерпретации квантовой механики. Логика, методология и философия науки. Вып. 8. М.; Обнинск, 1995. С 173.

Содержание

Предисловие

Г В Жданов

Соиременная физика: динамика последних десятилетий

 

В. С Степин

Методология построения теории в неклассической физике

 

Р М Нугаев

Классика, модерн и постмодерн как этапы синтеза физических теории

 

И А Акчурин

Новые экспериментальные и теоретические основания современных поисков единства научного знания

 

Н Ф. Овчинников

Частицы и Космос (к проблеме начала)

Ю Д Сачков

Вероятность, случайность, независимость

А А Печенкин

Статистическая интерпретации квантовой теории: статистическая полнота и статистическая нелокальность

 

СИ.Жаров

Калибровочные преобразования и избыточное содержание физической теории

 

А. Ю. Севальников

О методах финслеровои геометрии в теоретической физике:

опыт методологического анализа

Ответственный редактор

доктор филос. наук С.В.Илларионов доктор филос. наук Е.А.Мамчур

Рецензенты:

доктор филос. наук Б.Я.Пахомов доктор филос. наук М.А.Розов

Ф-56 Философские проблемы классической и неклассическои физики: современная интерпретация. — М., 1998. - 179 с.

Книга является сборником статей, объединенных единым сюжетом: философско-методологический анализ дискуссионных проблем физического знания. Рассматривается вопрос о статусе принципа причинности в современной космологии; роль культурно-философских факторов в становлении полевой идеологии; проблема онтологического статуса фундаментальных понятий физики микромира. Предпринимаются поиски философских оснований синтеза современного физического знания; анализируется состояние физики высоких энергий.

 

© ИФРАН, 1998

Сайт создан в системе uCoz