V.Gejzenberg. Fizika i filosofiya
---------------------------------------------------------------
V.Gejzenberg, Fizika i filosofiya, M., Nauka, 1989, ss. 3-132.
Perevod s nemeckogo I. A. Akchurina i |. P. Andreeva
Original etogo dokumenta raspolozhen na sajte "Obshchij Tekst" (TextShare)
OCR: Proekt "Obshchij Tekst"("TextShare") http://textshare.da.ru
---------------------------------------------------------------
Predislovie
I. Znachenie sovremennoj fiziki v nashe vremya
II. Istoriya kvantovoj teorii
III. Kopengagenskaya interpretaciya kvantovoj teorii
IV. Kvantovaya teoriya i istoki ucheniya ob atome
V. Razvitie filosofskih idej posle Dekarta v sravnenii s sovremennym
polozheniem v kvantovoj teorii
VI. Sootnoshenie kvantovoj teorii i drugih oblastej sovremennogo
estestvoznaniya
VII. Teoriya otnositel'nosti
VIII. Kritika i kontrpredlozheniya v otnoshenii kopengagenskoj
interpretacii kvantovoj teorii
IX. Kvantovaya teoriya i stroenie materii
X. YAzyk i real'nost' v sovremennoj fizike
XI. Rol' novoj fiziki v sovremennom razvitii chelovecheskogo myshleniya
Primechaniya i kommentarii
V razlichnyh universitetah SHotlandii ezhegodno chitayutsya tak nazyvaemye
giffordovskie lekcii. |ti lekcii, po zaveshchaniyu osnovatelya, imeyut svoim
predmetom estestvennuyu teologiyu. S estestvennoj teologiej svyazana takaya
tochka zreniya na voprosy bytiya, kotoraya yavlyaetsya rezul'tatom otkaza ot
kakoj-libo chastnoj religii ili mirovozzreniya. CHashche vsego celi, kotorye
presleduyut eti lekcii, predpolagayut ne special'noe izlozhenie otdel'nyh
problem nauki, a ee filosofskie osnovy i mirovozzrencheskie vyvody. Poetomu
pered avtorom, kogda v zimnij semestr 1955/56 goda on dolzhen byl chitat'
giffordovskie lekcii v Universitete sv. Andreya, byla postavlena zadacha
pokazat' svyazi mezhdu sovremennoj atomnoj fizikoj i obshchimi filosofskimi
voprosami. Dannaya kniga predstavlyaet soboj nemeckoe izdanie etih lekcij,
pervonachal'no vyshedshih v SSHA na anglijskom yazyke.
Lekcii byli rasschitany na shirokij krug studentov, ne obyazatel'no
fizikov, interesuyushchihsya estestvoznaniem i filosofiej. Avtor daet sebe otchet
v tom, chto ponimanie otdel'nyh razdelov knigi dlya nespecialistov-fizikov
budet predstavlyat' bol'shie trudnosti. Pri trudnosti samogo predmeta etogo
edva li mozhno izbezhat'; tem ne menee bylo prilozheno mnogo sil dlya izlozheniya
vazhnejshih voprosov tak, chtoby oni mogli byt' ponyatny i
chitatelyam-nespecialistam. Naibolee trudnym razdelom yavlyaetsya, po-vidimomu,
razdel, izlagayushchij kontrinterpretacii k kopengagenskoj interpretacii
kvantovoj teorii; v etom razdele chitatelem, kotoryj ne znakom s fizi-
koj, mogut byt' opushcheny nekotorye detali, tak kak oni ne osobenno vazhny
dlya dal'nejshih vyvodov. V interesah bol'shej dostupnosti knigi inogda
dopuskayutsya povtoreniya.
Vyvody sovremennoj fiziki, o kotoryh zdes' idet rech', vo mnogom
izmenili predstavlenie o mire, unasledovannoe ot proshlogo veka. Oni vyzyvayut
perevorot v myshlenii i potomu kasayutsya shirokogo kruga lyudej. Predlagaemaya
kniga imeet cel'yu pomoch' podgotovit' pochvu dlya etogo perevorota.
Myunhen, 1959 g.
V. Gejzenberg
I. ZNACHENIE SOVREMENNOJ FIZIKI V NASHE VREMYA
Kogda segodnya govoryat o sovremennoj fizike, to pervaya mysl', kotoraya
pri etom voznikaet, svyazana s atomnym oruzhiem. Kazhdyj znaet, kakoe ogromnoe
vliyanie okazyvaet eto oruzhie na politicheskuyu zhizn' nashego vremeni. Kazhdyj
takzhe znaet, chto segodnya fizika okazyvaet na obshchee polozhenie v mire gorazdo
bol'shee vliyanie, chem kogda-libo prezhde. Vse zhe my dolzhny sprosit',
dejstvitel'no li izmeneniya, proizvedennye sovremennoj fizikoj v politicheskoj
sfere, yavlyayutsya vazhnejshim ee rezul'tatom. CHto ostanetsya ot vliyaniya
sovremennoj fiziki, esli mir v svoej politicheskoj strukture budet
sootvetstvovat' novym tehnicheskim vozmozhnostyam?
CHtoby otvetit' na etot vopros, nuzhno vspomnit', chto kazhdoe orudie neset
v sebe duh, blagodarya kotoromu ono sozdano. Tak kak kazhdaya naciya i kazhdaya
politicheskaya gruppirovka nezavisimo ot ee geograficheskogo raspolozheniya ili
kul'turnyh tradicij dolzhna byt' zainteresovana v novom oruzhii, to duh
sovremennoj fiziki budet pronikat' v soznanie mnogih narodov i budet svyazan
samymi razlichnymi putyami s prezhnimi tradiciyami. CHto v konce koncov
proizojdet na nashej zemle v rezul'tate stolknoveniya special'noj oblasti
sovremennoj nauki i ves'ma razlichnyh drevnih tradicij? V teh chastyah mira, v
kotoryh razvito sovremennoe estestvoznanie, neposredstvennye interesy,
napravlennye s davnih vremen prezhde vsego na prakticheskoe primenenie
otkrytij estestvoznaniya v promyshlennosti i tehnike, sochetayutsya s
racional'nym analizom vneshnih i vnutrennih uslovij takogo primeneniya.
Narodam etih stran sravnitel'no legko budet spravit'sya s novymi ideyami, ibo
u nih bylo dostatochno vremeni dlya medlennogo i postepennogo prisposobleniya k
sovremennomu tehnicheskomu i estestvennonauchnomu metodu myshleniya. Odnako v
drugih chastyah mira eti idei dovol'no neozhidanno stalkivayutsya s osnovnymi
religioznymi i filosofskimi predstavleniyami nacional'noj kul'tury. Vvidu
togo chto rezul'taty sovremennoj fiziki snova stavyat nas pered neobhodimost'yu
obsuzhdeniya takih osnovopolagayushchih ponyatij, kak real'nost', prostranstvo i
vremya, eto stolknovenie mozhet privesti k sovershenno novomu izmeneniyu
myshleniya, puti kotorogo nel'zya eshche predvidet'. Harakternoj chertoj
stolknoveniya sovremennogo estestvoznaniya s prezhnim tradicionnym metodom
myshleniya yavlyaetsya
polnaya internacional'nost' sovremennogo estestvoznaniya. Odna storona v
etom obmene idej, imenno prezhnyaya tradiciya, neodinakova v razlichnyh chastyah
mira, a drugaya -- povsyudu odna i ta zhe, i, sledovatel'no, rezul'taty etogo
obmena bystro rasprostranyayutsya na vse oblasti, gde voobshche imeet mesto
diskussiya.
Po etoj prichine ves'ma vazhnoj zadachej, byt' mozhet, yavlyaetsya popytka, ne
pribegaya tol'ko k special'nomu yazyku, obsudit' idei sovremennoj fiziki,
rassmotret' filosofskie vyvody iz nih i sravnit' ih s nekotorymi iz prezhnih
tradicij. Veroyatno, luchshij put' obsuzhdeniya problem sovremennoj fiziki
zaklyuchaetsya v istoricheskom opisanii razvitiya kvantovoj teorii, kotoraya v
dejstvitel'nosti est' tol'ko osobyj razdel atomnoj fiziki; sama atomnaya
fizika opyat' zhe est' tol'ko ves'ma ogranichennaya oblast' sovremennogo
estestvoznaniya. Odnako mozhno, pozhaluj, skazat', chto samye bol'shie izmeneniya
v predstavleniyah o real'nosti proizoshli imenno v kvantovoj teorii; novye
idei atomnoj fiziki skoncentrirovany i, tak skazat', vykristallizovany v toj
okonchatel'noj forme, kotoruyu prinyala nakonec kvantovaya teoriya. Glubokoe
vpechatlenie i trevogu eta oblast' sovremennogo estestvoznaniya vyzyvaet v
svyazi s chrezvychajno dorogim i slozhnym eksperimental'nym oborudovaniem,
neobhodimym dlya issledovanij po yadernoj fizike. Vse zhe v otnoshenii togo, chto
kasaetsya eksperimental'noj tehniki, sovremennaya yadernaya fizika yavlyaetsya
tol'ko pryamym sledstviem metoda issledovaniya, kotoryj vsegda, so vremen
Gyujgensa, Vol'ta i Faradeya, opredelyal razvitie estestvoznaniya. Tochno tak zhe
mozhno skazat', chto obeskurazhivayushchaya matematicheskaya slozhnost' nekotoryh
razdelov kvantovoj teorii predstavlyaet soboj lish' krajnee razvitie metodov,
kotorye byli otkryty N'yutonom, Gaussom i Maksvellom. No izmeneniya v
predstavleniya o real'nosti, yasno vystupayushchie v kvantovoj teorii, ne yavlyayutsya
prostym prodolzheniem predshestvuyushchego razvitiya. Po-vidimomu, zdes' rech' idet
o nastoyashchej lomke v strukture estestvoznaniya. Poetomu sleduyushchaya glava dolzhna
byt' posvyashchena obsuzhdeniyu istoricheskogo razvitiya kvantovoj teorii.
II. ISTORIYA KVANTOVOJ TEORII
Vozniknovenie kvantovoj teorii svyazano s izvestnym yavleniem, kotoroe
vovse ne prinadlezhit k central'nym razdelam atomnoj fiziki. Lyuboj kusok
veshchestva, buduchi nagret, nachinaet svetit'sya i pri povyshenii temperatury
stanovitsya krasnym, a zatem -- belym. Cvet pochti ne zavisit ot veshchestva i
dlya chernogo tela opredelyaetsya isklyuchitel'no temperaturoj. Poetomu izluchenie,
proizvodimoe takim chernym telom pri vysokoj temperature, yavlyaetsya interesnym
ob®ektom dlya fizicheskogo issledovaniya. Poskol'ku rech' idet o prostom
yavlenii, to dlya nego dolzhno byt' dano i prostoe ob®yasnenie na osnove
izvestnyh zakonov izlucheniya i teploty. Popytka takogo ob®yasneniya,
predprinyataya Releem i Dzhinsom v konce XIX veka, stolknulas' s ves'ma
ser'eznymi zatrudneniyami. K sozhaleniyu, eti trudnosti nel'zya ob®yasnit' s
pomoshch'yu prostyh ponyatij. Vpolne dostatochno skazat', chto posledovatel'noe
primenenie izvestnyh v to vremya zakonov prirody ne privelo k
udovletvoritel'nym rezul'tatam.
Kogda nauchnye zanyatiya priveli Planka v 1895 godu v etu oblast'
issledovanij, on popytalsya na pervyj plan vydvinut' ne problemu izlucheniya, a
problemu izluchayushchego atoma. Hotya povorot v storonu izluchayushchego atoma i ne
ustranil ser'eznyh trudnostej, odnako blagodarya etomu stali proshche ih
intepretaciya i ob®yasnenie empiricheskih rezul'tatov. Kak raz v eto vremya,
letom 1900 goda, Kurl'baum i Rubens proizveli novye chrezvychajno tochnye
izmereniya spektra teplovogo izlucheniya. Kogda Plank uznal ob etih izmereniyah,
on popytalsya vyrazit' ih s pomoshch'yu neslozhnyh matematicheskih formul, kotorye
na osnovanii ego issledovanij vzaimosvyazi teploty i izlucheniya predstavlyalis'
emu pravdopodobnymi. Odnazhdy Plank i Rubens vstretilis' za chaem v dome
Planka i sravnili eti rezul'taty Rubensa s formuloj, kotoruyu predlozhil Plank
dlya ob®yasneniya rezul'tatov izmerenij Rubensa. Sravnenie pokazalo polnoe
sootvetstvie. Takim obrazom byl otkryt zakon teplovogo izlucheniya Planka.
Dlya Planka eto otkrytie bylo tol'ko nachalom intensivnyh teoreticheskih
issledovanij. Stoyal vopros: kakova pravil'naya fizicheskaya interpretaciya novoj
formuly? Tak kak Plank na osnovanii svoih bolee rannih rabot legko mog
istolkovat' etu formulu kak utverzhdenie ob izluchayushchem atome (tak nazyvaemom
oscillyatore), on vskore ponyal, chto ego formula imeet takoj vid, kak esli by
oscillyator izmenyal svoyu energiyu ne nepreryvno, a lish' otdel'nymi
kvantami i esli by on mog nahodit'sya tol'ko v opredelennyh sostoyaniyah ili,
kak govoryat fiziki, v diskretnyh sostoyaniyah energii. |tot rezul'tat tak
otlichalsya ot vsego, chto znali v klassicheskoj fizike, chto vnachale Plank,
po-vidimomu, otkazyvalsya v nego verit'. No v period naibolee intensivnoj
raboty, osen'yu 1900 goda, on nakonec prishel k ubezhdeniyu, chto ujti ot etogo
vyvoda nevozmozhno. Kak utverzhdaet syn Planka, ego otec rasskazyval emu,
togda eshche rebenku, o svoih novyh ideyah vo vremya dolgih progulok po
Gryuneval'du. On ob®yasnyal, chto chuvstvuet -- libo on sdelal otkrytie pervogo
ranga, byt' mozhet, sravnimoe tol'ko s otkrytiyami N'yutona, libo on polnost'yu
oshibaetsya. V eto zhe vremya Planku stalo yasno, chto ego formula zatragivaet
samye osnovy opisaniya prirody, chto eti osnovy preterpyat ser'eznoe izmenenie
i izmenyat svoyu tradicionnuyu formu na sovershenno neizvestnuyu. Plank, buduchi
konservativnym po svoim vzglyadam, vovse ne byl obradovan etimi vyvodami.
Odnako v dekabre 1900 goda on opublikoval svoyu kvantovuyu gipotezu.
Mysl' o tom, chto energiya mozhet ispuskat'sya i pogloshchat'sya lish'
diskretnymi kvantami energii, byla stol' novoj, chto ona vyhodila za
tradicionnye ramki fiziki. Okazalas' naprasnoj v sushchestvennyh chertah popytka
Planka primirit' novuyu gipotezu so starymi predstavleniyami ob izluchenii.
Proshlo okolo pyati let, prezhde chem v etom napravlenii byl sdelan sleduyushchij
shag.
Na etot raz imenno molodoj Al'bert |jnshtejn, revolyucionnyj genij sredi
fizikov, ne poboyalsya otojti eshche dal'she ot staryh ponyatij. |jnshtejn nashel dve
novye problemy, v kotoryh on uspeshno primenil predstavleniya Planka. Pervoj
problemoj byl problema fotoelektricheskogo effekta: vybivanie iz metalla
elektronov pod dejstviem sveta. Opyty, osobenno tochno proizvedennye
Lenardom, pokazali, chto energiya ispuskaemyh elektronov zavisit ne ot
intensivnosti sveta, a tol'ko ot cveta ili, tochnee govorya, ot chastoty, ili
dliny volny sveta. Na baze prezhnej teorii izlucheniya eto ob®yasnit' bylo
nel'zya. Odnako |jnshtejn ob®yasnil dannye nablyudenij, opirayas' na gipotezu
Planka, kotoruyu on interpretiroval s pomoshch'yu predpolozheniya, chto svet sostoit
iz tak nazyvaemyh svetovyh kvantov, to est' iz kvantov energii, kotorye
dvizhutsya v prostranstve podobno malen'kim korpuskulam. |nergiya otdel'nogo
svetovogo kvanta, v soglasii s gipotezoj Planka, dolzhna ravnyat'sya chastote
sveta, pomnozhennoj na postoyannuyu Planka.
Drugoj problemoj byla problema udel'noj teploemkosti tverdyh tel.
Sushchestvovavshaya teoriya udel'noj teploemkosti privodila k velichinam, kotorye
horosho soglasovyvalis' s eksperimentom v oblasti vysokih temperatur, no pri
nizkih temperaturah byli mnogo vyshe nablyudaemyh velichin. |jnshtejn snova
sumel pokazat', chto podobnoe povedenie tverdyh tel mozhno ponyat' blagodarya
kvantovoj gipoteze Planka, primenyaya ee k uprugim kolebaniyam atomov v tverdom
tele. |ti dva rezul'tata byli bol'shim shagom vpered na
puti dal'nejshego razvitiya novoj teorii, v silu togo chto oni obnaruzhili
plankovskuyu postoyannuyu dejstviya v razlichnyh oblastyah, neposredstvenno ne
svyazannyh s problemoj teplovogo izlucheniya. |ti rezul'taty vyyavili i gluboko
revolyucionnyj harakter novoj gipotezy, ibo traktovka |jnshtejnom kvantovoj
teorii privela k takomu ob®yasneniyu prirody sveta, kotoroe polnost'yu
otlichalos' ot privychnogo so vremeni Gyujgensa ob®yasneniya na osnove volnovogo
predstavleniya. Sledovatel'no, svet mozhet byt' ob®yasnen ili kak
rasprostranenie elektromagnitnyh voln -- fakt, kotoryj prinimali na osnove
rabot Maksvella i opytov Gerca, -- ili kak nechto, sostoyashchee iz otdel'nyh
"svetovyh kvantov", ili "energeticheskih paketov", kotorye s bol'shoj
skorost'yu dvizhutsya v prostranstve. A mozhet li svet byt' i tem i drugim?
|jnshtejn, konechno, znal, chto izvestnye opyty po difrakcii i interferencii
mogut byt' ob®yasneny tol'ko na osnove volnovyh predstavlenij. On takzhe ne
mog osparivat' nalichie polnogo protivorechiya mezhdu svoej gipotezoj svetovyh
kvantov i volnovymi predstavleniyami. |jnshtejn dazhe ne pytalsya ustranit'
vnutrennie protivorechiya svoej interpretacii. On prinyal protivorechiya kak
nechto takoe, chto, veroyatno, mozhet byt' ponyato mnogo pozdnee blagodarya
sovershenno novomu metodu myshleniya.
Tem vremenem eksperimenty Bekkerelya, Kyuri i Rezerforda priveli k
neskol'ko bol'shej yasnosti v otnoshenii stroeniya atoma. V 1911 godu Rezerford
na osnovanii nablyudenij prohozhdeniya b-luchej cherez veshchestvo predlozhil svoyu
znamenituyu model' atoma. Atom sostoit iz atomnogo yadra, polozhitel'no
zaryazhennogo i soderzhashchego pochti vsyu massu atoma, i elektronov, kotorye
dvizhutsya vokrug yadra, podobno tomu kak planety dvizhutsya vokrug Solnca.
Himicheskaya svyaz' mezhdu atomami razlichnyh elementov ob®yasnyaetsya
vzaimodejstviem mezhdu vneshnimi elektronami sosednih atomov. Himicheskaya svyaz'
neposredstvenno ne imeet otnosheniya k yadru. Atomnoe yadro opredelyaet
himicheskie svojstva atoma lish' kosvenno cherez svoj elektricheskij zaryad, tak
kak poslednij opredelyaet chislo elektronov v nejtral'nom atome. |ta model',
pravda, ne mogla ob®yasnit' odnu iz samyh harakternyh chert atoma, a imenno
ego udivitel'nuyu ustojchivost'. Nikakaya planetnaya sistema, kotoraya
podchinyaetsya zakonam mehaniki N'yutona, nikogda posle stolknoveniya s drugoj
podobnoj sistemoj ne vozvratitsya v svoe ishodnoe sostoyanie. V to vremya kak,
naprimer, atom ugleroda ostaetsya atomom ugleroda i posle stolknoveniya s
drugimi atomami ili posle togo, kak on, vstupiv vo vzaimodejstvie s drugimi
atomami, obrazoval himicheskoe soedinenie.
Ob®yasnenie etoj neobychnoj ustojchivosti bylo dano v 1913 godu Nil'som
Borom putem primeneniya kvantovoj gipotezy Planka k modeli atoma Rezerforda.
Esli atom mozhet izmenyat' svoyu energiyu tol'ko preryvno, to eto dolzhno
oznachat', chto atom sushchestvuet lish' v diskretnyh stacionarnyh sostoyaniyah,
nizshee iz kotoryh est' normal'noe sostoyanie atoma. Poetomu posle lyubogo
vzaimodejstviya atom v konechnom schete vsegda vozvrashchaetsya v eto
normal'noe sostoyanie.
Bor, primenyaya kvantovuyu teoriyu k modeli atoma, sumel ne tol'ko
ob®yasnit' ustojchivost' atoma, no v nekotoryh prostyh sluchayah sumel takzhe
dat' teoreticheskoe ob®yasnenie linejnyh spektrov, obrazuyushchihsya pri
vozbuzhdenii atomov posredstvom elektricheskogo razryada ili teploty. Ego
teoriya pri opisanii dvizheniya elektronov pokoilas' na soedinenii klassicheskoj
mehaniki i kvantovyh uslovij, kotorye nalagayutsya na klassicheskie zakony
dvizheniya dlya vydeleniya diskretnyh stacionarnyh sostoyanij sredi drugih
sostoyanij. Pozdnee Zommerfel'd dal tochnuyu matematicheskuyu formulirovku etih
uslovij1. Boru bylo yasno, chto kvantovye usloviya v izvestnom smysle razrushayut
vnutrennyuyu prochnost' n'yutonovskoj mehaniki. V prostejshem sluchae atoma
vodoroda na osnovanii teorii Bora mozhno rasschitat' chastotu izluchaemogo
sveta, i soglasie teoreticheskih raschetov s nablyudeniyami okazyvalos' polnym.
V dejstvitel'nosti eti chastoty otlichalis' ot orbital'nyh chastot elektronov i
vysshih garmonik etih chastot, i eto obstoyatel'stvo srazu pokazalo, chto teoriya
eshche polna protivorechij. Nesmotrya na eto, ona, po vsej veroyatnosti, soderzhala
bol'shuyu dolyu istiny. Ona kachestvenno ob®yasnila himicheskie svojstva atomov i
ih linejnye spektry. Sushchestvovanie diskretnyh stacionarnyh sostoyanij bylo
neposredstvenno podtverzhdeno i opytami: v eksperimentah Franka i Gerca,
SHterna i Gerlaha.
Takim obrazom, teoriya Bora otkryla novuyu oblast' issledovanij. Bol'shoe
kolichestvo eksperimental'nogo materiala, poluchennogo spektroskopiej v
techenie neskol'kih desyatiletij, teper' pri izuchenii kvantovyh zakonov
dvizheniya elektronov stalo istochnikom informacii. Dlya toj zhe samoj celi mogli
byt' ispol'zovany mnogie eksperimenty himikov. Imeya delo s etim
eksperimental'nym materialom, fiziki postepenno nauchilis' stavit' pravil'nye
voprosy. A ved' chast' pravil'no postavlennyj vopros oznachaet bol'she chem
napolovinu reshenie problemy. Kakovy eti voprosy? Prakticheski pochti vse oni
imeli delo s yavnymi i udivitel'nymi protivorechiyami v rezul'tatah razlichnyh
opytov. Kak mozhet byt', chto odno i to zhe izluchenie, kotoroe obrazuet
interferencionnuyu kartinu i dokazyvaet tem samym sushchestvovanie lezhashchego v
osnove volnovogo dvizheniya, proizvodit odnovremenno i fotoelektricheskij
effekt i potomu dolzhno sostoyat' iz dvizhushchihsya svetovyh kvantov? Kak mozhet
byt', chto chastota orbital'nogo dvizheniya elektronov v atome ne yavlyaetsya takzhe
i chastotoj ispuskaemogo izlucheniya? Razve ne oznachaet eto, chto net nikakogo
orbital'nogo dvizheniya? No esli predstavlenie ob orbital'nom dvizhenii
neverno, to chto v takom sluchae proishodit s elektronom vnutri atoma? Mozhno
videt' te elektrony, kotorye dvizhutsya v kamere Vil'sona; nekotorye iz nih do
etogo yavlyalis' sostavnoj chast'yu atoma i byli vybity iz atoma. Pochemu,
sledovatel'no, vnutri atoma oni ne dvigayutsya takim zhe obrazom? Mozhno bylo
by, pozhaluj, predstavit' sebe,
chto v normal'nom sostoyanii atoma elektrony pokoyatsya. No ved' imeyutsya
sostoyaniya s bolee vysokim energiyami, v kotoryh elektrony obladayut
vrashchatel'nym momentom, i poetomu v etih sostoyaniyah absolyutno isklyucheno
sostoyanie pokoya elektronov. Mozhno perechislit' mnogo podobnyh primerov. Vse
otchetlivee stali ponimat', chto popytka opisat' atomnye processy v ponyatiyah
obychnoj fiziki privodit k protivorechiyam. K nachalu 20-h godov fiziki
postepenno osvoilis' s etimi trudnostyami. U nih vyrabotalas' svoego roda
intuiciya, pravda ne ochen' yasnaya, v otnoshenii togo, gde, po vsej veroyatnosti,
budut imet' mesto zatrudneniya, i oni nauchilis' izbegat' eti zatrudneniya.
Nakonec, oni uznali, kakoe v dannom opyte opisanie atomnyh processov
privedet k pravil'nomu rezul'tatu. |togo znaniya bylo nedostatochno dlya togo,
chtoby dat' obshchuyu neprotivorechivuyu kartinu kvantovyh processov, no ono tak
izmenilo myshlenie fizikov, chto oni v nekotoroj stepeni proniklis' duhom
kvantovoj teorii.
Uzhe v techenie nekotorogo vremeni do togo, kak byla dana strogaya
formulirovka kvantovoj teorii, znali bolee ili menee tochno, kakov budet
rezul'tat togo ili inogo eksperimenta.
CHasto obsuzhdali tak nazyvaemye "myslennye eksperimenty". Takie
eksperimenty izobretali dlya togo, chtoby vyyasnit' kakoj-libo osobenno vazhnyj
vopros, vne zavisimosti ot togo, mozhet li byt' proveden fakticheski etot
eksperiment ili net. Konechno, vazhno bylo, chtoby eksperiment mog byt'
osushchestvim v principe -- pri etom eksperimental'naya tehnika mogla byt' lyuboj
slozhnosti. |ti myslennye eksperimenty okazalis' chrezvychajno poleznymi pri
vyyasnenii nekotoryh problem. Tam, gde v otnoshenii veroyatnogo rezul'tata
takogo eksperimenta nevozmozhno bylo dobit'sya soglasiya mezhdu fizikami, chasto
udavalos' pridumat' podobnyj, no bolee prostoj eksperiment, kotoryj
fakticheski mozhno bylo vypolnit'; eksperimental'nyj rezul'tat znachitel'no
sodejstvoval raz®yasneniyu kvantovoj teorii.
Udivitel'nejshim sobytiem teh let byl tot fakt, chto po mere etogo
raz®yasneniya paradoksy kvantovoj teorii ne ischezali, a, naoborot, vystupali
vo vse bolee yavnoj forme i priobretali vse bol'shuyu ostrotu. Naprimer, v to
vremya byl proizveden opyt Komptona po rasseyaniyu rentgenovskih luchej. Na
osnovanii prezhnih opytov po interferencii rasseyannogo sveta bylo sovershenno
ochevidnym, chto rasseyanie proishodit v osnovnom sleduyushchim obrazom: padayushchaya
svetovaya volna vybivaet iz puchka elektron, koleblyushchijsya s toj zhe samoj
chastotoj; zatem koleblyushchijsya elektron ispuskaet sfericheskuyu volnu s chastotoj
padayushchej volny i vyzyvaet tem samym rasseyannyj svet. Odnako v 1923 godu
Kompton obnaruzhil, chto chastota rasseyannyh rentgenovskih luchej otlichaetsya ot
chastoty padayushchih luchej 2. |to izmenenie chastoty mozhno ob®yasnit',
predpolagaya, chto rasseyanie predstavlyaet soboj stolknovenie kvanta sveta s
elektronom. Pri udare energiya svetovogo kvanta izmenyaetsya, a tak kak
proizvedenie chastoty na postoyannuyu Planka ravnyaetsya
energii kvanta sveta, chastota takzhe dolzhna izmenit'sya. No kak v etom
sluchae ob®yasnit' svetovye volny? Oba eksperimenta -- odin po interferencii
rasseyannogo sveta, drugoj po izmeneniyu chastoty rasseyannogo sveta --
nastol'ko protivorechat drug drugu, chto, po-vidimomu, vyhod najti nevozmozhno.
V eto vremya mnogie fiziki byli uzhe ubezhdeny v tom, chto eti yavnye
protivorechiya prinadlezhat k vnutrennej prirode atomnoj fiziki. Poetomu de
Brojl' vo Francii v 1924 godu popytalsya rasprostranit' dualizm volnovogo i
korpuskulyarnogo opisaniya i na elementarnye chasticy materii, v chastnosti na
elektrony. On pokazal, chto dvizheniyu elektrona mozhet sootvetstvovat'
nekotoraya volna materii, tak zhe kak dvizheniyu svetovogo kvanta sootvetstvuet
svetovaya volna. Konechno, v to vremya ne bylo yasno, chto oznachaet v etoj svyazi
slovo "sootvetstvovat'". De Brojl' predlozhil ob®yasnit' usloviya kvantovoj
teorii Bora s pomoshch'yu predstavleniya o volnah materii. Volna, dvizhushchayasya
vokrug yadra atoma, po geometricheskim soobrazheniyam mozhet byt' tol'ko
stacionarnoj volnoj; dlina orbity dolzhna byt' kratnoj celomu chislu dlin
voln. Tem samym de Brojl' predlozhil perekinut' most ot kvantovyh uslovij,
kotorye ostavalis' chuzhdym elementom v mehanike elektronov, k dualizmu voln i
chastic.
Takim obrazom, v teorii Bora razlichie mezhdu vychislennoj orbital'noj
chastotoj elektrona i chastotoj izlucheniya pokazyvalo ogranichennost' ponyatiya
"elektronnaya orbita". Ved' s samogo nachala eto ponyatie vyzyvalo bol'shie
somneniya. S drugoj storony, v sluchae sil'no vozbuzhdennyh sostoyanij, v
kotoryh elektrony dvigayutsya na bol'shom rasstoyanii ot yadra, nuzhno soglasit'sya
s tem, chto elektrony dvigayutsya tak zhe, kak oni dvigayutsya, kogda ih vidyat v
kamere Vil'sona. Sledovatel'no, v etom sluchae mozhno upotreblyat' ponyatie
"elektronnaya orbita". V silu etogo predstavlyaetsya ves'ma udovletvoritel'nym
tot fakt, chto imenno dlya sil'no vozbuzhdennyh sostoyanij chastota izlucheniya
priblizhaetsya k orbital'noj chastote (tochnee govorya, k orbital'noj chastote i
vysshim garmonicheskim sostavlyayushchim etoj chastoty). Bor uzhe v odnoj iz svoih
pervyh rabot utverzhdal, chto intensivnost' spektral'nyh linij izlucheniya
priblizitel'no dolzhna soglasovyvat'sya s intensivnost'yu sootvetstvuyushchih
garmonicheskih sostavlyayushchih. |tot tak nazyvaemyj princip sootvetstviya
okazalsya ves'ma poleznym dlya priblizhennogo rascheta intensivnosti
spektral'nyh linij. Takim obrazom, sozdalos' vpechatlenie, chto teoriya Bora
daet kachestvennuyu, a ne kolichestvennuyu kartinu togo, chto proishodit vnutri
atoma, i chto po men'shej mere nekotorye novye cherty v povedenii materii
kachestvenno mogut byt' vyrazheny s pomoshch'yu kvantovyh uslovij, kotorye so
svoej storony kak-to svyazany s dualizmom voln i chastic.
Tochnaya matematicheskaya formulirovka kvantovoj teorii slozhilas' v
konechnom schete v processe razvitiya dvuh razlichnyh napravlenij. Odno
napravlenie bylo svyazano s principom sootvetstviya Bora. Na etom napravlenii
nuzhno bylo prezhde vsego otkazat'sya
ot ponyatiya "elektronnaya orbita" i ispol'zovat' ego lish' priblizhenno v
predel'nom sluchae bol'shih kvantovyh chisel, to est' bol'shih orbit. V etom
poslednem sluchae chastota i intensivnost' izlucheniya nekotorym obrazom
sootvetstvuyut elektronnoj orbite. Izluchenie sootvetstvuet tomu, chto
matematiki nazyvayut "Fur'e-predstavleniem" orbity elektrona. Takim obrazom,
vpolne logichna mysl', chto mehanicheskie zakony sleduet zapisyvat' ne kak
uravneniya dlya koordinat i skorostej elektronov, a kak uravneniya dlya chastot i
amplitud ih razlozheniya Fur'e. Ishodya iz takih predstavlenij, voznikaet
vozmozhnost' perejti k matematicheski predstavlyaemym otnosheniyam dlya velichin,
kotorye sootvetstvuyut chastote i intensivnosti izlucheniya. |ta programma
dejstvitel'no mogla byt' osushchestvlena. Letom 1925 goda ona privela k
matematicheskomu formalizmu, kotoryj byl nazvan "matrichnoj mehanikoj", ili,
voobshche govorya, kvantovoj mehanikoj. Uravneniya dvizheniya mehaniki N'yutona byli
zameneny podobnymi uravneniyami dlya linejnyh algebraicheskih form, kotorye v
matematike nazyvayutsya matricami. Ves'ma udivitel'no, chto mnogie iz staryh
rezul'tatov mehaniki N'yutona, kak, naprimer, sohranenie energii, ostalis' i
v novom formalizme. Pozdnee issledovaniya Borna, Iordana i Diraka pokazali,
chto matricy, predstavlyayushchie koordinaty i impul's elektrona, ne kommutiruyut
drug s drugom. Na yazyke matematiki etot fakt ukazyval na samoe sil'noe iz
sushchestvennyh razlichij mezhdu kvantovoj mehanikoj i klassicheskoj mehanikoj.
Drugoe napravlenie ishodilo iz idej de Brojlya o volnah materii.
SHredinger popytalsya zapisat' volnovoe uravnenie dlya stacionarnyh voln de
Brojlya, okruzhayushchih atomnoe yadro. V nachale 1926 goda emu udalos' vyvesti
znacheniya energii dlya stacionarnyh sostoyanij atoma vodoroda v kachestve
sobstvennyh znachenij svoego volnovogo uravneniya, i on sumel dat' obshchee
pravilo preobrazovaniya dannyh klassicheskih uravnenij v sootvetstvuyushchie
volnovye uravneniya, kotorye, pravda, otnosyatsya k nekotoromu abstraktnomu
matematicheskomu prostranstvu, imenno mnogomernomu konfiguracionnomu
prostranstvu. Pozdnee on pokazal, chto ego volnovaya mehanika matematicheski
ekvivalentna bolee rannemu formalizmu kvantovoj ili matrichnoj mehaniki.
Takim obrazom, my poluchili nakonec neprotivorechivyj matematicheskij
formalizm, kotoryj mozhno vyrazit' dvumya ravnopravnymi sposobami: ili s
pomoshch'yu matrichnyh sootnoshenij, ili s pomoshch'yu volnovyh uravnenij. |tot
matematicheskij formalizm dal vernye znacheniya energii dlya atoma vodoroda.
Ponadobilos' men'she goda, chtoby obnaruzhit', chto vernye rezul'taty poluchayutsya
i dlya atoma geliya i v bolee slozhnom sluchae -- dlya tyazhelyh atomov. Odnako
sobstvenno v kakom smysle novyj formalizm opisyvaet atomnye yavleniya? Ved'
paradoksy korpuskulyarnoj i volnovoj kartiny eshche ne byli resheny, oni tol'ko
soderzhalis' v skrytom vide v matematicheskoj sheme.
V napravlenii dejstvitel'nogo ponimaniya kvantovoj teorii pervyj i ochen'
interesnyj shag uzhe v 1924 godu byl sdelan Borom,
Kramersom i Sleterom3. Oni popytalis' ustranit' kazhushcheesya protivorechie
mezhdu volnovoj i korpuskulyarnoj kartinami s pomoshch'yu ponyatiya volny
veroyatnosti. |lektromagnitnye svetovye volny tolkovalis' ne kak real'nye
volny, a kak volny veroyatnosti, intensivnost' kotoryh v kazhdoj tochke
opredelyaet, s kakoj veroyatnost'yu v dannom meste mozhet izluchat'sya i
pogloshchat'sya atomom kvant sveta. |to predstavlenie velo k zaklyucheniyu, chto,
po-vidimomu, zakony sohraneniya energii i dinamicheskih peremennyh v kazhdom
otdel'nom sluchae mogut ne vypolnyat'sya i rech' idet, sledovatel'no, o
statisticheskih zakonah; tak chto energiya sohranyaetsya tol'ko v statisticheskom
srednem. V dejstvitel'nosti etot vyvod byl neveren, a vzaimosvyaz' volnovoj i
korpuskulyarnoj kartin izlucheniya pozdnee okazalas' eshche bolee slozhnoj.
Odnako rabota Bora, Kramera i Sletera soderzhala uzhe sushchestvennuyu chertu
vernoj interpretacii kvantovoj teorii. S vvedeniem volny veroyatnosti v
teoreticheskuyu fiziku bylo vvedeno sovershenno novoe ponyatie, V matematike ili
statisticheskoj mehanike volna veroyatnosti oznachaet suzhdenie o stepeni nashego
znaniya fakticheskoj situacii. Brosaya kost', my ne mozhem prosledit' detali
dvizheniya ruki, opredelyayushchie vypadenie kosti, i poetomu govorim, chto
veroyatnost' vypadeniya otdel'nogo nomera ravno odnoj shestoj, poskol'ku kost'
imeet shest' granej. No volna veroyatnosti, po Boru, Kramersu i Sleteru, byla
chem-to gorazdo bol'shim. Ona oznachala nechto podobnoe stremleniyu k
opredelennomu protekaniyu sobytij. Ona oznachala kolichestvennoe vyrazhenie
starogo ponyatiya "potenciya" aristotelevskoj filosofii. Ona vvela strannyj vid
fizicheskoj real'nosti, kotoryj nahoditsya priblizitel'no posredine mezhdu
vozmozhnost'yu i dejstvitel'nost'yu.
Pozdnee, kogda bylo zakoncheno matematicheskoe oformlenie kvantovoj
teorii, Born ispol'zoval etu ideyu volny veroyatnosti i dal na yazyke
formalizma yasnoe opredelenie matematicheskoj velichiny, kotoruyu mozhno
interpretirovat' kak volnu veroyatnosti. Volna veroyatnosti yavlyalas' ne
trehmernoj volnoj tipa radiovoln ili uprugih voln, a volnoj v mnogomernom
konfiguracionnom prostranstve. |ta abstraktnaya matematicheskaya velichina stala
izvestnoj blagodarya issledovaniyam SHredingera.
Dazhe v eto vremya, letom 1926 goda, eshche ne v kazhdom sluchae bylo yasno,
kak sleduet ispol'zovat' matematicheskij formalizm, chtoby dat' opisanie
dannoj eksperimental'noj situacii. Pravda, togda uzhe znali, kak opisyvat'
stacionarnye sostoyaniya, no ne bylo eshche izvestno, kak ob®yasnit' gorazdo bolee
prostye yavleniya, naprimer dvizhenie elektrona v kamere Vil'sona.
Kogda letom 1926 goda SHredinger pokazal, chto formalizm ego volnovoj
mehaniki matematicheski ekvivalenten kvantovoj mehanike, on v techenie
nekotorogo vremeni sovsem otkazyvalsya ot predstavleniya o kvantah i kvantovyh
skachkah i pytalsya zamenit' elektrony v atome trehmernymi volnami materii.
Povodom k takoj popytke bylo to, chto, po ego teorii, urovni energii atoma
vodoroda yavlyayutsya
sobstvennymi chastotami nekotoryh stacionarnyh voln. Poetomu SHredinger
polagal, chto budet oshibkoj schitat' ih znacheniyami energii; oni yavlyayutsya
chastotami, a vovse ne energiej; odnako vo vremya diskussii, kotoraya
proishodila v Kopengagene osen'yu 1926 goda mezhdu Borom i SHredingerom i
kopengagenskoj gruppoj fizikov, stalo ochevidnym, chto takaya interpretaciya
nedostatochna dazhe dlya ob®yasneniya plankovskogo zakona teplovogo izlucheniya 4.
V techenie neskol'kih mesyacev, posledovavshih za etoj diskussiej,
intensivnoe izuchenie v Kopengagene vseh voprosov, svyazannyh s interpretaciej
kvantovoj teorii, privelo nakonec k zakonchennomu i, kak schitayut mnogie
fiziki, udovletvoritel'nomu ob®yasneniyu vsej situacii. Odnako ono ne bylo tem
ob®yasneniem, kotoroe mozhno bylo legko prinyat'. YA vspominayu mnogie diskussii
s Borom, dlivshiesya do nochi i privodivshie nas pochti v otchayanie. I kogda ya
posle takih obsuzhdenij predprinimal progulku v sosednij park, peredo mnoyu
snova i snova voznikal vopros, dejstvitel'no li priroda mozhet byt' takoj
absurdnoj, kakoj ona predstaet pered nami v etih atomnyh eksperimentah.
Okonchatel'noe reshenie prishlo s dvuh storon. Odin iz putej svodilsya k
pereformulirovke voprosa. Vmesto togo chtoby sprashivat', kak mozhno dannuyu
eksperimental'nuyu situaciyu opisyvat' s pomoshch'yu izvestnoj matematicheskoj
shemy, stavitsya drugoj vopros: verno li, chto v prirode vstrechaetsya tol'ko
takaya eksperimental'naya situaciya, kotoraya vyrazhaetsya v matematicheskom
formalizme kvantovoj teorii? Predpolozhenie, chto eto vernaya postanovka
voprosa, velo k ogranicheniyu primeneniya ponyatij, so vremeni N'yutona
sostavlyavshih osnovu klassicheskoj fiziki. Pravda, mozhno bylo govorit', kak v
mehanike N'yutona, o koordinate i skorosti elektrona. |ti velichiny mozhno i
nablyudat' i izmeryat'. No nel'zya obe eti velichiny odnovremenno izmeryat' s
lyuboj tochnost'yu. Okazalos', chto proizvedenie etih obeih neopredelennostej ne
mozhet byt' men'she postoyannoj Planka (delennoj na massu chasticy, o kotoroj v
dannom sluchae shla rech').
Podobnye sootnosheniya mogut byt' sformulirovany dlya drugih
eksperimental'nyh situacij. Oni nazyvayutsya sootnosheniem netochnostej ili
principom neopredelennosti. Tem samym bylo ustanovleno, chto starye ponyatiya
ne sovsem tochno udovletvoryayut prirode.
Drugoj put' byl svyazan s ponyatiem dopolnitel'nosti Bora. SHredinger
opisyval atom kak sistemu, kotoraya sostoit ne iz yadra i elektronov, a iz
atomnogo yadra i material'nyh voln.
Nesomnenno, eta kartina voln materii takzhe soderzhit dolyu istiny. Bor
rassmatrival obe kartiny -- korpuskulyarnuyu i volnovuyu -- kak dva
dopolnitel'nyh opisaniya odnoj i toj zhe real'nosti. Kazhdoe iz etih opisanij
mozhet byt' vernym tol'ko otchasti. Nuzhno ukazat' granicy primeneniya
korpuskulyarnoj kartiny, tak zhe kak i primeneniya volnovoj kartiny, ibo inache
nel'zya izbezhat' protivorechij. No esli prinyat' vo vnimanie granicy,
obuslovlennye sootnosheniem neopredelennostej, to protivorechiya ischezayut.
Takim obrazom, v nachale 1927 goda prishli nakonec k neprotivorechivoj
interpretacii kvantovoj teorii, kotoruyu chasto nazyvayut kopengagenskoj
interpretaciej. |ta interpretaciya vyderzhala ispytanie na Sol'veevskom
kongresse v Bryussele osen'yu 1927 goda. Te eksperimenty, kotorye veli k
dosadnym paradoksam, vnov' diskutirovalis' vo vseh podrobnostyah, osobenno
|jnshtejnom. Byli najdeny novye myslennye eksperimenty s cel'yu obnaruzhit'
ostavshiesya vnutrennie protivorechiya teorii, odnako teoriya okazalas' svobodnoj
ot nih i, po-vidimomu, udovletvoryala vsem eksperimentam, kotorye byli
izvestny k tomu vremeni.
Detali etoj kopengagenskoj interpretacii sostavlyayut predmet sleduyushchej
glavy. Byt' mozhet, sleduet ukazat' na tot fakt, chto potrebovalos' bolee
chetverti veka na to, chtoby prodvinut'sya ot gipotezy Planka o sushchestvovanii
kvanta dejstviya do dejstvitel'nogo ponimaniya zakonov kvantovoj teorii.
Otsyuda ponyatno, kak veliki dolzhny byt' izmeneniya v nashih osnovnyh
predstavleniyah o real'nosti, dlya togo chtoby mozhno bylo okonchatel'no ponyat'
novuyu situaciyu.
III. KOPENGAGENSKAYA INTERPRETACIYA KVANTOVOJ TEORII
Kopengagenskaya interpretaciya kvantovoj teorii nachinaetsya s paradoksa.
Kazhdyj fizicheskij eksperiment, bezrazlichno otnositsya li on k yavleniyam
povsednevnoj zhizni ili k yavleniyam atomnoj fiziki, dolzhen byt' opisan v
ponyatiyah klassicheskoj fiziki. Ponyatiya klassicheskoj fiziki obrazuyut yazyk, s
pomoshch'yu kotorogo my opisyvaem nashi opyty i rezul'taty. |ti ponyatiya my ne
mozhem zamenit' nichem drugim, a primenimost' ih ogranichena sootnosheniem
neopredelennostej. My dolzhny imet' v vidu ogranichennuyu primenimost'
klassicheskih ponyatij, i ne pytat'sya vyhodit' za ramki etoj ogranichennosti. A
chtoby luchshe ponyat' etot paradoks, neobhodimo sravnit' interpretaciyu opyta v
klassicheskoj i kvantovoj fizike.
Naprimer, v n'yutonovskoj nebesnoj mehanike my nachinaem s togo, chto
opredelyaem polozhenie i skorost' planety, dvizhenie kotoroj sobiraemsya
izuchat'. Rezul'taty nablyudeniya perevodyatsya na matematicheskij yazyk blagodarya
tomu, chto iz nablyudenij vyvodyatsya znacheniya koordinat i impul'sa planety.
Zatem iz uravneniya dvizheniya, ispol'zuya eti chislennye znacheniya koordinat i
impul'sa dlya dannogo momenta vremeni, poluchayut znacheniya koordinat ili
kakie-libo drugie svojstva sistemy dlya posleduyushchih momentov vremeni. Takim
putem astronom predskazyvaet dvizhenie sistemy. Naprimer, on mozhet
predskazat' tochnoe vremya solnechnogo zatmeniya.
V kvantovoj teorii vse proishodit po-inomu. Dopustim, nas interesuet
dvizhenie elektrona v kamere Vil'sona, i my posredstvom nekotorogo nablyudeniya
opredelili koordinaty i skorost' elektrona. Odnako eto opredelenie ne mozhet
byt' tochnym. Ono soderzhit po men'shej mere netochnosti, obuslovlennye
sootnosheniem neopredelennostej, i, veroyatno, krome togo, budet soderzhat' eshche
bol'shie netochnosti, svyazannye s trudnost'yu eksperimenta. Pervaya gruppa
netochnostej daet vozmozhnost' perevesti rezul'tat nablyudeniya v matematicheskuyu
shemu kvantovoj teorii. Funkciya veroyatnosti, opisyvayushchaya eksperimental'nuyu
situaciyu v moment izmereniya, zapisyvaetsya s uchetom vozmozhnyh netochnostej
izmereniya. |ta funkciya veroyatnostej predstavlyaet soboj soedinenie dvuh
razlichnyh elementov: s odnoj storony -- fakta, s drugoj storony -- stepeni
nashego znaniya fakta. |ta funkciya harakterizuet fakticheski dostovernoe,
poskol'ku pripisyvaet nachal'noj situacii veroyatnost',
ravnuyu edinice. Dostoverno, chto elektron v nablyudaemoj tochke dvizhetsya s
nablyudaemoj skorost'yu. "Nablyudaemo" zdes' oznachaet -- nablyudaemo v granicah
tochnosti eksperimenta. |ta funkciya harakterizuet stepen' tochnosti nashego
znaniya, poskol'ku drugoj nablyudatel', byt' mozhet, opredelil by polozhenie
elektrona eshche tochnee. Po krajnej mere v nekotoroj stepeni eksperimental'naya
oshibka ili netochnost' eksperimenta rassmatrivaetsya ne kak svojstvo
elektronov, a kak nedostatok v nashem znanii ob elektrone. |tot nedostatok
znaniya takzhe vyrazhaetsya s pomoshch'yu funkcii veroyatnosti.
V klassicheskoj fizike v processe tochnogo issledovaniya oshibki nablyudeniya
takzhe uchityvayutsya. V rezul'tate etogo poluchayut raspredelenie veroyatnostej
dlya nachal'nyh znachenij koordinat i skorostej, i eto imeet nekotoroe shodstvo
s funkciej veroyatnosti kvantovoj mehaniki. Odnako specificheskaya netochnost',
obuslovlennaya sootnosheniem neopredelennostej, v klassicheskoj fizike
otsutstvuet.
Esli v kvantovoj teorii iz dannyh nablyudeniya opredelena funkciya
veroyatnosti dlya nachal'nogo momenta, to mozhno rasschitat' na osnovanii zakonov
etoj teorii funkciyu veroyatnosti dlya lyubogo posleduyushchego momenta vremeni.
Takim obrazom, zaranee mozhno opredelit' veroyatnost' togo, chto velichina pri
izmerenii budet imet' opredelennoe znachenie. Naprimer, mozhno ukazat'
veroyatnost', chto v opredelennyj posleduyushchij moment vremeni elektron budet
najden v opredelennoj tochke kamery Vil'sona. Sleduet podcherknut', chto
funkciya veroyatnosti ne opisyvaet samo techenie sobytij vo vremeni. Ona
harakterizuet tendenciyu sobytiya, vozmozhnost' sobytiya ili nashe znanie o
sobytii. Funkciya veroyatnosti svyazyvaetsya s dejstvitel'nost'yu tol'ko pri
vypolnenii odnogo sushchestvennogo usloviya: dlya vyyavleniya opredelennogo
svojstva sistemy neobhodimo proizvesti novye nablyudeniya ili izmereniya.
Tol'ko v etom sluchae funkciya veroyatnosti pozvolyaet rasschitat' veroyatnyj
rezul'tat novogo izmereniya. Pri etom snova rezul'tat izmereniya daetsya v
ponyatiyah klassicheskoj fiziki. Poetomu teoreticheskoe istolkovanie vklyuchaet v
sebya tri razlichnye stadii. Vo-pervyh, ishodnaya eksperimental'naya situaciya
perevoditsya v funkciyu veroyatnosti. Vo-vtoryh, ustanavlivaetsya izmenenie etoj
funkcii s techeniem vremeni. V-tret'ih, delaetsya novoe izmerenie, a ozhidaemyj
rezul'tat ego zatem opredelyaetsya iz funkcii veroyatnosti. Dlya pervoj stadii
neobhodimym usloviem yavlyaetsya vypolnimost' sootnosheniya neopredelennostej.
Vtoraya stadiya ne mozhet byt' opisana v ponyatiyah klassicheskoj fiziki; nel'zya
ukazat', chto proishodit s sistemoj mezhdu nachal'nym izmereniem i
posleduyushchimi. Tol'ko tret'ya stadiya pozvolyaet perejti ot vozmozhnogo k
fakticheski osushchestvlyayushchemusya.
My raz®yasnim eti tri stupeni na prostom myslennom eksperimente. Uzhe
otmechalos', chto atom sostoit iz atomnogo yadra i elektronov, kotorye
dvigayutsya vokrug yadra. Takzhe bylo ustanovleno, chto
ponyatie elektronnoj orbity v nekotorom smysle somnitel'no. Odnako
vopreki poslednemu utverzhdeniyu mozhno skazat', chto vse zhe, po krajnej mere v
principe, mozhno nablyudat' elektron na ego orbite. Byt' mozhet, my i uvideli
by dvizhenie elektrona po orbite, esli by mogli nablyudat' atom v mikroskop s
bol'shoj razreshayushchej siloj. Odnako takuyu razreshayushchuyu silu nel'zya poluchit' v
mikroskope, primenyayushchem obychnyj svet, poskol'ku dlya etoj celi budet prigoden
tol'ko mikroskop, ispol'zuyushchij g-luchi, s dlinoj volny men'shej razmerov
atoma. Takoj mikroskop do sih por ne sozdan, no tehnicheskie zatrudneniya ne
dolzhny nas uderzhivat' ot obsuzhdeniya etogo myslennogo eksperimenta. Mozhno li
na pervoj stadii perevesti rezul'taty nablyudeniya v funkciyu veroyatnosti? |to
vozmozhno, esli vypolnyaetsya posle opyta sootnoshenie neopredelennostej.
Polozhenie elektrona izvestno s tochnost'yu, obuslovlennoj dlinoj volny
g-luchej. Predpolozhim, chto pered nablyudeniem elektron prakticheski nahoditsya v
pokoe. V processe nablyudeniya po men'shej mere odin kvant g-luchej obyazatel'no
projdet cherez mikroskop i v rezul'tate stolknoveniya s elektronom izmenit
napravlenie svoego dvizheniya. Poetomu elektron takzhe ispytaet vozdejstvie
kvanta. |to izmenit ego impul's i ego skorost'. Mozhno pokazat', chto
neopredelennost' etogo izmeneniya takova, chto spravedlivost' sootnosheniya
neopredelennostej posle udara garantiruetsya. Sledovatel'no, pervyj shag ne
soderzhit nikakih trudnostej. V to zhe vremya legko mozhno pokazat', chto nel'zya
nablyudat' dvizhenie elektronov vokrug yadra. Vtoraya stadiya -- kolichestvennyj
raschet funkcii veroyatnosti -- pokazyvaet, chto volnovoj paket dvizhetsya ne
vokrug yadra, a ot yadra, tak kak uzhe pervyj svetovoj kvant vybivaet elektron
iz atoma. Impul's g-kvanta znachitel'no bol'she pervonachal'nogo impul'sa
elektrona pri uslovii, esli dlina volny g-luchej mnogo men'she razmerov atoma.
Poetomu uzhe dostatochno pervogo svetovogo kvanta, chtoby vybit' elektron iz
atoma. Sledovatel'no, nel'zya nikogda nablyudat' bolee chem odnu tochku
traektorii elektrona; sledovatel'no, utverzhdenie, chto net nikakoj, v obychnom
smysle, traektorii elektrona, ne protivorechit opytu. Sleduyushchee nablyudenie --
tret'ya stadiya -- obnaruzhivaet elektron, kogda on vyletaet iz atoma. Nel'zya
naglyadno opisat', chto proishodit mezhdu dvumya sleduyushchimi drug za drugom
nablyudeniyami. Konechno, mozhno bylo by skazat', chto elektron dolzhen nahodit'sya
gde-to mezhdu dvumya nablyudeniyami i chto, po-vidimomu, on opisyvaet kakoe-to
podobie traektorii, dazhe esli nevozmozhno etu traektoriyu ustanovit'. Takie
rassuzhdeniya imeyut smysl s tochki zreniya klassicheskoj fiziki. V kvantovoj
teorii takie rassuzhdeniya predstavlyayut soboj neopravdannoe zloupotreblenie
yazykom. V nastoyashchee vremya my mozhem ostavit' otkrytym vopros o tom, kasaetsya
li eto predlozhenie formy vyskazyvaniya ob atomnyh processah ili samih
processov, to est' kasaetsya li eto gnoseologii ili ontologii. Vo vsyakom
sluchae, pri formulirovanii polozhenij, otnosyashchihsya k povedeniyu atomnyh
chastic, my dolzhny byt' krajne ostorozhny.
Fakticheski my voobshche ne mozhem govorit' o chasticah. Celesoobrazno vo
mnogih eksperimentah govorit' o volnah materii, naprimer o stoyachej volne
vokrug yadra. Takoe opisanie, konechno, budet protivorechit' drugomu opisaniyu,
esli ne uchityvat' granicy, ustanovlennye sootnosheniem neopredelennostej.
|tim ogranicheniem likvidiruetsya protivorechie. Primeniv ponyatiya "volna
materii" celesoobrazno v tom sluchae, esli rech' idet ob izluchenii atoma.
Izluchenie, obladaya opredelennoj chastotoj i intensivnost'yu, daet nam
informaciyu ob izmenyayushchemsya raspredelenii zaryadov v atome; pri etom volnovaya
kartina blizhe stoit k istine, chem korpuskulyarnaya. Poetomu Bor sovetoval
primenyat' obe kartiny. Ih on nazval dopolnitel'nymi. Obe kartiny,
estestvenno, isklyuchayut drug druga, tak kak opredelennyj predmet ne mozhet v
odno i to zhe vremya byt' i chasticej (to est' substanciej, ogranichennoj v
malom ob®eme) i volnoj (to est' polem, rasprostranyayushchimsya v bol'shom ob®eme).
No obe kartiny dopolnyayut drug druga. Esli ispol'zovat' obe kartiny, perehodya
ot odnoj k drugoj i obratno, to v konce koncov poluchitsya pravil'noe
predstavlenie o primechatel'nom vide real'nosti, kotoryj skryvaetsya za nashimi
eksperimentami s atomami.
Bor pri interpretacii kvantovoj teorii v raznyh aspektah primenyaet
ponyatie dopolnitel'nosti. Znanie polozheniya chasticy dopolnitel'no k znaniyu ee
skorosti ili impul'sa. Esli my znaem nekotoruyu velichinu s bol'shoj tochnost'yu,
to my ne mozhem opredelit' druguyu (dopolnitel'nuyu) velichinu s takoj zhe
tochnost'yu, ne teryaya tochnosti pervogo znaniya. No ved', chtoby opisat'
povedenie sistemy, nado znat' obe velichiny. Prostranstvenno-vremennoe
opisanie atomnyh processov dopolnitel'no k ih kauzal'nomu ili
deterministskomu opisaniyu. Podobno funkcii koordinat v mehanike N'yutona,
funkciya veroyatnosti udovletvoryaet uravneniyu dvizheniya. Ee izmenenie s
techeniem vremeni polnost'yu opredelyaetsya kvantovo-mehanicheskimi uravneniyami,
no ona ne daet nikakogo prostranstvenno-vremennogo opisaniya sistemy. S
drugoj storony, dlya nablyudeniya trebuetsya prostranstvenno-vremennoe opisanie.
Odnako nablyudenie, izmenyaya nashi znaniya o sisteme, izmenyaet teoreticheski
rasschitannoe povedenie funkcii veroyatnosti.
Voobshche dualizm mezhdu dvumya razlichnymi opisaniyami odnoj i toj zhe
real'nosti ne rassmatrivaetsya bol'she kak principial'naya trudnost', tak kak
iz matematicheskoj formulirovki teorii izvestno, chto teoriya ne soderzhit
protivorechij. Dualizm obeih dopolnitel'nyh kartin yarko vyyavlyaetsya v gibkosti
matematicheskogo formalizma. Obychno etot formalizm zapisyvaetsya takim
obrazom, chto on pohozh na n'yutonovu mehaniku s ee uravneniyami dvizheniya dlya
koordinat i skorostej chastic. Putem prostogo preobrazovaniya etot formalizm
mozhno predstavit' volnovym uravneniem dlya trehmernyh voln materii, tol'ko
eti volny imeyut harakter ne prostyh velichin polya, a matric ili operatorov.
|tim ob®yasnyaetsya, chto vozmozhnost' ispol'zovat' razlichnye dopolnitel'nye
kartiny imeet svoyu analogiyu v razlichnyh preobrazovaniyah matematicheskogo for-
malizma i v kopengagenskoj interpretacii ne svyazana ni s kakimi
trudnostyami. Zatrudneniya v ponimanii kopengagenskoj interpretacii voznikayut
vsegda, kogda zadayut izvestnyj vopros: chto v dejstvitel'nosti proishodit v
atomnom processe? Prezhde vsego, kak uzhe vyshe govorilos', izmerenie i
rezul'tat nablyudeniya vsegda opisyvaetsya v ponyatiyah klassicheskoj fiziki. To,
chto vyvoditsya iz nablyudeniya, est' funkciya veroyatnosti. Ona predstavlyaet
soboj matematicheskoe vyrazhenie togo, chto vyskazyvaniya o vozmozhnosti i
tendencii ob®edinyayutsya s vyskazyvaniem o nashem znanii fakta. Poetomu my ne
mozhem polnost'yu opredelit' rezul'tat nablyudeniya. My ne v sostoyanii opisat',
chto proishodit v promezhutke mezhdu etim nablyudeniem i posleduyushchim. Prezhde
vsego eto vyglyadit tak, budto my vveli sub®ektivnyj element v teoriyu, budto
my govorim, chto to, chto proishodit, zavisit ot togo, kak my nablyudaem
proishodyashchee, ili po krajnej mere zavisit ot samogo fakta, chto my nablyudaem
eto proishodyashchee. Prezhde chem razbirat' eto vozrazhenie, neobhodimo sovershenno
tochno vyyasnit', pochemu stalkivayutsya s podobnymi trudnostyami, kogda starayutsya
opisat', chto proishodit mezhdu dvumya sleduyushchimi drug za drugom nablyudeniyami.
Celesoobrazno v etoj svyazi obsudit' sleduyushchij myslennyj eksperiment.
Predpolozhim, chto tochechnyj istochnik monohromaticheskogo sveta ispuskaet svet
na chernyj ekran, v kotorom imeyutsya dva malen'kih otverstiya. Poperechnik
otverstiya sravnim s dlinoj volny sveta, a rasstoyanie mezhdu otverstiyami
znachitel'no prevyshaet dlinu volny sveta. Na nekotorom rasstoyanii za ekranom
prohodyashchij svet padaet na fotograficheskuyu plastinku. Esli etot eksperiment
opisyvat' v ponyatiyah volnovoj kartiny, to mozhno skazat', chto pervichnaya volna
prohodit cherez oba otverstiya. Sledovatel'no, obrazuyutsya dve vtorichnye
sfericheskie volny, kotorye, berya nachalo u otverstij, interferiruyut mezhdu
soboj. Interferenciya proizvedet na fotograficheskoj plastinke polosy sil'noj
i slaboj intensivnosti -- tak nazyvaemye interferencionnye polosy.
Pochernenie na plastinke predstavlyaet soboj himicheskij process, vyzvannyj
otdel'nymi svetovymi kvantami.
Poetomu vazhno takzhe opisat' eksperiment s tochki zreniya predstavlenij o
svetovyh kvantah. Esli by mozhno bylo govorit' o tom, chto proishodit s
otdel'nym svetovym kvantom v promezhutke mezhdu ego vyhodom iz istochnika i
popadaniem na fotograficheskuyu plastinku, to rassuzhdat' mozhno bylo by
sleduyushchim obrazom. Otdel'nyj svetovoj kvant mozhet projti ili tol'ko cherez
pervoe, ili tol'ko cherez vtoroe otverstie. Esli on proshel cherez pervoe
otverstie, to veroyatnost' ego popadaniya v opredelennuyu tochku na
fotograficheskoj plastinke ne zavisit ot togo, zakryto ili otkryto vtoroe
otverstie. Raspredelenie veroyatnostej na plastinke budet takim, budto
otkryto tol'ko pervoe otverstie. Esli eksperiment povtorit' mnogo raz i
ohvatit' vse sluchai, v kotoryh svetovoj kvant proshel cherez pervoe otverstie,
to pochernenie na plastinke dolzhno sootvetstvovat' etomu raspredeleniyu
veroyatnostej. Esli
rassmatrivat' tol'ko te svetovye kvanty, kotorye proshli cherez vtoroe
otverstie, to pochernenie budet sootvetstvovat' raspredeleniyu veroyatnostej,
vyvedennomu iz predpolozheniya, chto otkryto tol'ko vtoroe otverstie.
Sledovatel'no, obshchee pochernenie dolzhno byt' tochnoj summoj oboih pochernenij,
drugimi slovami -- ne dolzhno byt' nikakoj interferencionnoj kartiny. No my
ved' znaem, chto eksperiment daet interferencionnuyu kartinu. Poetomu
utverzhdenie, chto svetovoj kvant prohodit ili cherez pervoe, ili cherez vtoroe
otverstie, somnitel'no i vedet k protivorechiyam. Iz etogo primera vidno, chto
ponyatie funkcii veroyatnosti ne daet prostranstvenno-vremennogo opisaniya
sobytiya, proishodyashchego v promezhutke mezhdu dvumya nablyudeniyami. Kazhdaya popytka
najti takoe opisanie vedet k protivorechiyam. |to oznachaet, chto uzhe ponyatie
"sobytie" dolzhno byt' ogranicheno nablyudeniem. |tot vyvod ves'ma sushchestven,
tak kak, po-vidimomu, on pokazyvaet, chto nablyudenie igraet reshayushchuyu rol' v
atomnom sobytii i chto real'nost' razlichaetsya v zavisimosti ot togo,
nablyudaem my ee ili net. CHtoby sdelat' eto utverzhdenie bolee yasnym,
proanaliziruem process nablyudeniya.
Umestno vspomnit', chto v estestvoznanii nas interesuet ne Universum v
celom, vklyuchayushchij nas samih, a lish' opredelennaya ego chast', kotoruyu my i
delaem ob®ektom nashego issledovaniya. V atomnoj fizike obychno eta storona
predstavlyaet soboj chrezvychajno malyj ob®ekt, imenno atomnye chasticy ili
gruppy takih chastic. No delo dazhe ne v velichine; sushchestvenno to, chto bol'shaya
chast' Universuma, vklyuchaya i nas samih, ne prinadlezhit k predmetu nablyudeniya.
Teoreticheskoe istolkovanie eksperimenta nachinaetsya na urovne obeih stadij, o
kotoryh uzhe govorilos'. Na pervoj stadii daetsya opisanie eksperimenta v
ponyatiyah klassicheskoj fiziki. |to opisanie v konechnom schete svyazyvaetsya na
dannoj stadii s pervym nablyudeniem, i zatem opisanie formuliruetsya s pomoshch'yu
funkcii veroyatnosti. Funkciya zhe veroyatnosti podchinyaetsya zakonam kvantovoj
mehaniki, ee izmenenie s techeniem vremeni nepreryvno i rasschityvaetsya s
pomoshch'yu nachal'nyh uslovij. |to vtoraya stadiya. Funkciya veroyatnosti ob®edinyaet
ob®ektivnye i sub®ektivnye elementy. Ona soderzhit utverzhdeniya o veroyatnosti
ili, luchshe skazat', o tendencii (potenciya v aristotelevskoj filosofii), i
eti utverzhdeniya yavlyayutsya polnost'yu ob®ektivnymi. Oni ne zavisyat ni ot kakogo
nablyudeniya. Krome etogo, funkciya veroyatnosti soderzhit utverzhdeniya
otnositel'no nashego znaniya sistemy, kotoroe yavlyaetsya sub®ektivnym, poskol'ku
ono mozhet byt' razlichnym dlya razlichnyh nablyudatelej. V blagopriyatnyh sluchayah
sub®ektivnyj element funkcii veroyatnosti stanovitsya prenebrezhitel'no malym v
sravnenii s ob®ektivnym elementom, togda govoryat o "chistom sluchae".
Pri obrashchenii k sleduyushchemu nablyudeniyu, rezul'tat kotorogo
predskazyvaetsya iz teorii, vazhno vyyasnit', nahodilsya li predmet do ili po
krajnej mere v moment nablyudeniya vo vzaimodejstvii s ostal'noj chast'yu mira,
naprimer s eksperimental'noj ustanovkoj, s izmeritel'nym priborom i t. p.
|to oznachaet, chto urav-
nenie dvizheniya dlya funkcii veroyatnosti soderzhit vliyanie vzaimodejstviya,
okazyvaemoe na sistemu izmeritel'nym priborom. |to vliyanie vvodit novyj
element neopredelennosti, poskol'ku izmeritel'nyj pribor opisyvaetsya v
ponyatiyah klassicheskoj fiziki. Takoe opisanie soderzhit vse netochnosti v
otnoshenii mikroskopicheskoj struktury pribora, izvestnye nam iz
termodinamiki. Krome togo, tak kak pribor svyazan s ostal'nym mirom, to
opisanie fakticheski soderzhit netochnosti v otnoshenii mikroskopicheskoj
struktury vsego mira. |ti netochnosti mozhno schitat' ob®ektivnymi, poskol'ku
oni predstavlyayut soboj prostoe sledstvie togo, chto eksperiment opisyvaetsya v
ponyatiyah klassicheskoj fiziki, i poskol'ku oni ne zavisyat v detalyah ot
nablyudatelya. Ih mozhno schitat' sub®ektivnymi, poskol'ku oni ukazyvayut na nashe
nepolnoe znanie mira. Posle togo kak proizoshlo vzaimodejstvie, dazhe v tom
sluchae, esli rech' idet o "chistom sluchae", funkciya veroyatnosti budet
soderzhat' ob®ektivnyj element tendencii ili vozmozhnosti i sub®ektivnyj
element nepolnogo znaniya. Imenno po etoj prichine rezul'tat nablyudeniya v
celom ne mozhet byt' tochno predskazan. Predskazyvaetsya tol'ko veroyatnost'
opredelennogo rezul'tata nablyudeniya, i eto utverzhdenie o veroyatnosti mozhet
byt' provereno mnogokratnym povtoreniem eksperimenta. Funkciya veroyatnosti v
otlichie ot matematicheskoj shemy mehaniki N'yutona opisyvaet ne opredelennoe
sobytie, a, po krajnej mere v processe nablyudeniya, vsyu sovokupnost'
(ansambl') vozmozhnyh sobytij. Samo nablyudenie preryvnym obrazom izmenit
funkciyu veroyatnosti: ono vybiraet iz vseh vozmozhnyh sobytij to, kotoroe
fakticheski sovershilos'. Tak kak nashe znanie pod vliyaniem nablyudeniya
izmenyaetsya preryvno, to i velichiny, vhodyashchie v ego matematicheskoe
predstavlenie, izmenyayutsya preryvno, i potomu my govorim o "kvantovom
skachke". Esli kto popytaetsya stroit' kritiku kvantovoj teorii na osnove
staroj pogovorki: "Natura non facit saltus", to na eto mozhno dat' otvet, chto
nashe znanie, nesomnenno, izmenyaetsya preryvno. Imenno etot fakt -- preryvnoe
izmenenie nashego znaniya -- opravdyvaet upotreblenie ponyatiya "kvantovyj
skachok". Sledovatel'no, perehod ot vozmozhnosti k dejstvitel'nosti
sovershaetsya v processe nablyudeniya. Esli my budem opisyvat', chto proishodit v
nekotorom atomnom sobytii, to dolzhny budem ishodit' iz togo, chto slovo
"proishodit" otnositsya tol'ko k samomu nablyudeniyu, a ne k situacii mezhdu
dvumya nablyudeniyami. Pri etom ono oznachaet ne psihologicheskij, a fizicheskij
process nablyudeniya, i my vprave skazat', chto perehod ot vozmozhnosti k
dejstvitel'nosti sovershilsya, kak tol'ko proizoshlo vzaimodejstvie ob®ekta s
izmeritel'nym priborom, a s pomoshch'yu pribora -- i s ostal'nym mirom. |tot
perehod ne svyazan s registraciej rezul'tata nablyudeniya v soznanii
nablyudatelya. Odnako preryvnoe izmenenie funkcii veroyatnosti proishodit
blagodarya aktu registracii, tak kak v etom sluchae vopros kasaetsya preryvnogo
izmeneniya nashego znaniya. Poslednee v moment nablyudeniya otrazhaetsya preryvnym
izmeneniem funkcii veroyatnosti. V kakoj mere my
prishli v konce koncov k ob®ektivnomu opisaniyu mira i osobenno atomnyh
yavlenij? Klassicheskaya fizika osnovyvalas' na predpolozhenii -- ili, mozhno
skazat', na illyuzii, -- chto mozhno opisat' mir ili po men'shej mere chast'
mira, ne govorya o nas samih. Dejstvitel'no, v znachitel'noj stepeni eto bylo
vozmozhno. Naprimer, my znaem, chto sushchestvuet gorod London nezavisimo ot
togo, vidim my ego ili net. Mozhno skazat', chto klassicheskaya fizika daet
imenno idealizaciyu mira, s pomoshch'yu kotoroj mozhno govorit' o mire ili o ego
chasti, pri etom ne prinimaya vo vnimanie nas samih. Ee uspeh privel k
vseobshchemu idealu ob®ektivnogo opisaniya mira. Davno uzhe ob®ektivnost'
yavlyaetsya vysshim kriteriem cennosti nauchnyh otkrytij. Sootvetstvuet li etomu
idealu kopengagenskaya interpretaciya kvantovoj teorii? Po vsej veroyatnosti,
my vprave skazat', chto naskol'ko vozmozhno, kvantovaya teoriya sootvetstvuet
etomu idealu. Bezuslovno, kvantovaya teoriya ne soderzhit nikakih dejstvitel'no
sub®ektivnyh chert, i ona vovse ne rassmatrivaet razum ili soznanie fizika
kak chast' atomnogo sobytiya. No ona nachinaet s razdeleniya mira na ob®ekty i
ostal'noj mir i s usloviya, chto etot ostal'noj mir opisyvaetsya v ponyatiyah
klassicheskoj fiziki. Samo razdelenie v opredelennoj stepeni proizvol'no. No
istoricheski ono yavlyaetsya pryamym sledstviem nauchnogo metoda proshlyh stoletij.
Primenenie klassicheskih ponyatij est', sledovatel'no, v konechnom schete
rezul'tat obshchego duhovnogo razvitiya chelovechestva. V nekotorom rode eto
zatragivaet nas samih, i potomu nashe opisanie nel'zya nazvat' sovershenno
ob®ektivnym.
Vnachale govorilos', chto kopengagenskaya interpretaciya kvantovoj teorii
nachinaetsya s paradoksa. Ona ishodit, s odnoj storony, iz polozheniya, chto my
dolzhny opisyvat' eksperimenty v ponyatiyah klassicheskoj fiziki, i s drugoj --
iz priznaniya, chto eti ponyatiya ne tochno sootvetstvuyut prirode.
Protivorechivost' etih ishodnyh polozhenij obuslovlivaet statisticheskij
harakter kvantovoj teorii. V silu etogo predlagali sovsem otkazat'sya ot
klassicheskih ponyatij, rasschityvaya, po-vidimomu, chto radikal'noe izmenenie
ponyatij, opisyvayushchih eksperiment, privedet k nestatisticheskomu, polnost'yu
ob®ektivnomu opisaniyu prirody. Odnako eti soobrazheniya osnovyvayutsya na
neponimanii. Ponyatiya klassicheskoj fiziki yavlyayutsya utochnennymi ponyatiyami
nashej povsednevnoj zhizni i obrazuyut vazhnejshuyu sostavnuyu chast' yazyka,
yavlyayushchegosya predposylkoj vsego estestvoznaniya. Nashe dejstvitel'noe polozhenie
v estestvoznanii takovo, chto dlya opisaniya eksperimenta my fakticheski
ispol'zuem ili dolzhny ispol'zovat' klassicheskie ponyatiya. Inache my ne pojmem
drug druga. Zadacha kvantovoj teorii kak raz i sostoit v tom, chtoby na etoj
osnove ob®yasnit' eksperiment. Net smysla tolkovat', chto mozhno bylo by
predprinyat', esli by my byli drugoj prirody po sravneniyu s tem, chto my est'
na samom dele. V etoj svyazi my dolzhny otchetlivo ponimat', govorya slovami
Vejczekkera, chto "priroda byla do cheloveka, no chelovek byl do
estestvoznaniya". Pervaya polovina vyskazyvaniya opravdyvaet klassicheskuyu
fiziku
s ee idealami polnoj ob®ektivnosti. Vtoraya polovina ob®yasnyaet, pochemu
my ne mozhem osvobodit'sya ot paradoksov kvantovoj teorii i ot neobhodimosti
primeneniya klassicheskih ponyatij. Pri etom sleduet sdelat' neskol'ko
zamechanij o fakticheskom metode kvantovo-teoreticheskogo istolkovaniya atomnyh
sobytij. Ranee otmechalos', chto my vsegda stoim pered neobhodimost'yu
razdelyat' mir na ob®ekty, podlezhashchie izucheniyu, i ostal'noj mir, vklyuchayushchij i
nas samih. |to razdelenie v opredelennoj stepeni proizvol'no. Odnako eto ne
dolzhno privodit' k razlichiyu v konechnyh rezul'tatah. Naprimer, ob®edinim
izmeritel'nyj pribor ili ego chast' s ob®ektom i primenim zakon kvantovoj
teorii k etomu bolee slozhnomu ob®ektu. Mozhno pokazat', chto podobnoe
vidoizmenenie teoreticheskogo podhoda fakticheski ne izmenyaet predskazaniya o
rezul'tate eksperimenta. |to matematicheski sleduet iz togo, chto zakony
kvantovoj teorii dlya yavlenij, v kotoryh postoyannaya Planka schitaetsya ochen'
maloj velichinoj, pochti identichny s klassicheskimi zakonami. Odnako bylo by
oshibkoj polagat', chto takoe primenenie zakonov kvantovoj teorii mozhet
isklyuchit' fundamental'nye paradoksy.
Tol'ko togda izmeritel'nyj pribor zasluzhivaet svoego naznacheniya, kogda
on nahoditsya v tesnoj svyazi s ostal'nym mirom, kogda sushchestvuet fizicheskoe
vzaimodejstvie mezhdu izmeritel'nym priborom i nablyudatelem. Poetomu
netochnost' v otnoshenii mikroskopicheskogo povedeniya mira, tak zhe kak i v
sluchae pervoj interpretacii, pronikaet v kvantovo-mehanicheskoe opisanie
mira. Esli by izmeritel'nyj pribor byl izolirovan ot ostal'nogo mira, on ne
mog byt' opisan v ponyatiyah klassicheskoj fiziki.
Po etomu povodu Bor utverzhdal, chto, po vsej veroyatnosti, pravil'nee
bylo by skazat' po-drugomu, a imenno: razdelenie mira na ob®ekty i ostal'noj
mir ne proizvol'no. Pri issledovanii atomnyh processov nasha cel' -- ponyat'
opredelennye yavleniya i ustanovit', kak oni sleduyut iz obshchih zakonov. Poetomu
chast' materii i izlucheniya, kotoraya prinimaet uchastie v yavlenii, predstavlyaet
soboj estestvennyj predmet teoreticheskogo istolkovaniya i dolzhna byt'
otdelena ot ispol'zuemogo pribora. Tem samym v opisanie atomnyh processov
snova vvoditsya sub®ektivnyj element, tak kak izmeritel'nyj pribor sozdan
nablyudatelem. My dolzhny pomnit', chto to, chto my nablyudaem, -- eto ne sama
priroda, a priroda, kotoraya vystupaet v tom vide, v kakom ona vyyavlyaetsya
blagodarya nashemu sposobu postanovki voprosov. Nauchnaya rabota v fizike
sostoit v tom, chtoby stavit' voprosy o prirode na yazyke, kotorym my
pol'zuemsya, i pytat'sya poluchit' otvet v eksperimente, vypolnennom s pomoshch'yu
imeyushchihsya u nas v rasporyazhenii sredstv. Pri etom vspominayutsya slova Bora o
kvantovoj teorii: esli ishchut garmonii v zhizni, to nikogda nel'zya zabyvat',
chto v igre zhizni my odnovremenno i zriteli i uchastniki. Ponyatno, chto v
nauchnom otnoshenii k prirode nasha sobstvennaya deyatel'nost' stanovitsya vazhnoj
tam, gde prihoditsya imet' delo s oblastyami prirody, proniknut' v kotorye
mozhno tol'ko blagodarya slozhnejshim tehnicheskim sredstvam.
IV. KVANTOVAYA TEORIYA I ISTOKI UCHENIYA OB ATOME
Ponyatie "atom" mnogo starshe estestvoznaniya novogo vremeni. Ono imeet
svoi istoki v antichnoj naturfilosofii, yavlyayas' central'nym ponyatiem
materializma Levkippa i Demokrita. S drugoj storony, sovremennoe ponimanie
atomnyh yavlenij imeet ves'ma maloe shodstvo s ponimaniem atoma v prezhnej
materialisticheskoj filosofii. Bolee togo, mozhno skazat', chto sovremennaya
atomnaya fizika stolknula estestvoznanie s materialisticheskogo puti, na
kotorom ono stoyalo v XIX veke. Poetomu bylo by interesno sopostavit'
stanovlenie ponyatiya atoma v grecheskoj filosofii i ego ponimanie v
sovremennoj nauke.
Ideya o sushchestvovanii poslednih, naimen'shih nedelimyh chastic materii
voznikla v tesnoj svyazi s razvitiem ponyatij materii, bytiya i stanovleniya,
harakterizuyushchih pervyj period grecheskoj filosofii. |tot period nachalsya v VI
veke do n. e. s Falesa, osnovatelya miletskoj shkoly, kotoryj, soglasno
Aristotelyu, schital, chto voda est' material'naya osnova vseh veshchej. Kakim by
strannym ni kazalos' eto vyskazyvanie, ono, kak podcherknul Nicshe, vyrazhaet
tri osnovnye filosofskie idei. Vo-pervyh, eto vyskazyvanie soderzhit vopros o
material'noj osnove vseh veshchej. Vo-vtoryh, ono soderzhit trebovanie
racional'nogo otveta na etot vopros bez ssylki na mify i misticheskie
predstavleniya. V-tret'ih, ono soderzhit predpolozhenie o vozmozhnosti ponyat'
mir na osnove odnogo ishodnogo principa.
Vyskazyvanie Falesa bylo pervym vyrazheniem idei ob osnovnoj substancii,
ob osnovnom elemente, iz kotorogo obrazovany vse veshchi. V etoj svyazi slovo
"substanciya", konechno, ne imeet eshche chetkogo materialisticheskogo smysla,
kotoryj v nastoyashchee vremya pripisyvaetsya etomu slovu. V eto ponyatie o
substancii vklyuchalos' i ponyatie zhizni; soglasno Aristotelyu, Fales takzhe
utverzhdal, chto vse veshchi "polny bogov". Vse eto imeet otnoshenie i k
material'noj osnove veshchej. Netrudno predstavit', chto Fales prishel k svoim
vzglyadam glavnym obrazom putem meteorologicheskih nablyudenij. Ochevidno, chto
sredi mnozhestva veshchej imenno voda mozhet prinimat' samye raznoobraznye formy
i byt' v samyh raznoobraznyh sostoyaniyah. Zimoj ona stanovitsya l'dom i
snegom. Ona mozhet prevratit'sya v par. Iz nee sostoyat oblaka Ona prevrashchaetsya
v zemlyu, gde reka obrazuet svoyu del'tu, i ona v vide rodnika mozhet
obrazovat'sya
iz zemli. Voda yavlyaetsya usloviem vsyakoj zhizni. Sledovatel'no, voobshche
esli imeetsya chto-libo, podobnoe osnovnomu elementu, osnovnoj materii, to
estestvenno schitat' v kachestve osnovnogo elementa vodu.
Ideya pervomaterii (osnovnogo veshchestva) razvivalas' Anaksimandrom --
uchenikom Falesa. Anaksimandr otrical, chto pervomateriej mozhet byt'
obyknovennaya voda ili kakaya-nibud' drugaya izvestnaya substanciya. On uchil, chto
pervomateriya beskonechna, vechna, neizmenna i zapolnyaet soboj ves' mir. |ta
pervomateriya preobrazuetsya v razlichnye, izvestnye nam iz opyta substancii.
Soglasno Teofrastu5, Anaksimandr schital, chto iz chego voznikayut veshchi, v to zhe
samoe oni dolzhny i vernut'sya, soglasno spravedlivosti, ibo za
nespravedlivost' oni dolzhny nesti nakazanie v ustanovlennoe vremya. V etoj
filosofii reshayushchuyu rol' igraet antiteza bytiya i stanovleniya. Pervomateriya --
neizmennoe, beskonechnoe, nedifferencirovannoe bytie -- v processe
stanovleniya prinimaet raznoobraznye formy, prebyvayushchie v nepreryvnoj, vechnoj
bor'be. Process stanovleniya rassmatrivaetsya kak nekotoroe ogranichenie,
umen'shenie beskonechnogo bytiya, kak razrushenie v bor'be, kak proklyatie,
kotoroe v konce koncov iskupaetsya vozvratom v neveshchestvennoe bytie
(neopredelennost'). Bor'ba, o kotoroj idet rech', est' protivopolozhnost'
mezhdu goryachim i holodnym, mezhdu ognem i vodoj, mezhdu vlazhnym i suhim i t. p.
Vremennaya pobeda odnogo nad drugim yavlyaetsya nespravedlivost'yu, kotoraya v
ustanovlennoe vremya privodit k iskupleniyu. Soglasno Anaksimandru, sushchestvuet
vechnoe dvizhenie, nepreryvnoe tvorenie i razrushenie mirov -- iz beskonechnogo
v beskonechnoe.
Dlya sravneniya antichnoj filosofii s nashimi sovremennymi problemami,
pozhaluj predstavlyaet interes, chto v sovremennoj atomnoj fizike v novoj forme
voznikaet problema: yavlyaetsya li pervomateriya odnoj iz izvestnyh substancij
ili ona nechto ih prevoshodyashchee? V nashe vremya pytayutsya najti osnovnoj zakon
dvizheniya materii, iz kotorogo mogut byt' matematicheski vyvedeny vse
elementarnye chasticy so svoimi svojstvami. |to fundamental'noe uravnenie
dvizheniya mozhet byt' otneseno ili k volnam izvestnogo vida, naprimer
protonnym ili mezonnym, ili k volnam principial'no inogo vida, ne imeyushchim
nichego obshchego s volnami izvestnyh elementarnyh chastic. V pervom sluchae eto
oznachalo by, chto vse mnozhestvo elementarnyh chastic mozhet byt' ob®yasneno s
pomoshch'yu neskol'kih "fundamental'nyh" "elementarnyh chastic". Fakticheski v
poslednie dva desyatiletiya teoreticheskaya fizika glavnym obrazom issleduet etu
vozmozhnost'. Vo vtorom sluchae vse mnogoobrazie elementarnyh chastic
ob®yasnyaetsya nekotoroj universal'noj pervomateriej, kotoruyu mozhno nazvat'
energiej ili materiej. V etom sluchae ni odna iz elementarnyh chastic
principial'no ne vydelyaetsya sredi drugih v kachestve fundamental'noj chasticy.
Poslednyaya tochka zreniya sootvetstvuet doktrine Anaksimandra, i ya ubezhden, chto
takoj vzglyad pravilen i v sovremennoj fizike.
Odnako vernemsya snova k grecheskoj filosofii. Tretij miletskij filosof,
Anaksimen, po vsej veroyatnosti uchenik Anaksimandra, uchil, chto pervomateriej,
iz kotoroj sostoit vse, yavlyaetsya vozduh. On schital, chto tak zhe kak nasha dusha
est' ne chto inoe, kak vozduh, i nas ob®edinyaet, tak dunovenie i vozduh
ob®edinyayut ves' mir. Anaksimen vvel v miletskuyu filosofiyu ideyu, chto prichinoj
prevrashcheniya pervomaterii v drugie substancii yavlyaetsya process sgushcheniya i
razrezheniya. V to vremya bylo, konechno, izvestno o prevrashchenii vodyanogo para v
oblako, a o razlichii mezhdu vodyanym parom i oblakami eshche ne znali.
V filosofii Geraklita pervoe mesto zanyalo ponyatie stanovleniya. Geraklit
schital pervomateriej dvizhushchijsya ogon'. Trudnost' soedineniya idei edinogo
principa s nalichiem beskonechnogo prevrashcheniya yavlenij razreshalas' Geraklitom
posredstvom predpolozheniya o tom, chto nepreryvno proishodyashchaya bor'ba mezhdu
protivopolozhnostyami i est' svoego roda garmoniya. Dlya Geraklita mir
odnovremenno i edinoe i mnogoe, imenno napryazhenie protivopolozhnostej
obrazuet edinstvo celogo. On utverzhdal: bor'ba est' vseobshchaya osnova vsyakogo
bytiya, i eta bor'ba est' odnovremenno uravnoveshivanie; vse veshchi voznikayut i
snova ischezayut v processe bor'by.
Esli okinut' vzorom grecheskuyu filosofiyu s ee vozniknoveniya do momenta,
kogda poyavilas' filosofiya Geraklita, to legko uvidet', chto s samogo nachala
ona nesla v sebe protivostavlenie ponyatij edinogo i mnogogo.
V nashih predstavleniyah mir raskryvaetsya kak beskonechnoe mnogoobrazie
veshchej i sobytij, cvetov i zvukov. No, chtoby ego ponyat', neobhodimo
ustanovit' opredelennyj poryadok. Poryadok oznachaet vyyasnenie togo, chto
tozhdestvenno. On oznachaet edinstvo. Na osnovanii etogo voznikaet ubezhdenie,
chto dolzhen sushchestvovat' edinyj princip; no v to zhe vremya voznikaet
trudnost', kakim putem vyvesti iz nego beskonechnoe mnogoobrazie veshchej.
Estestvennyj ishodnyj punkt: sushchestvuet material'naya pervoprichina veshchej, tak
kak mir sostoit iz materii. Odnako pri dovedenii do logicheskogo konca idei o
principial'nom edinstve prihodyat k beskonechnomu neizmennomu,
bessubstancional'nomu "bytiyu", kotoroe samo po sebe ne mozhet ob®yasnit' vse
beskonechnoe mnogoobrazie veshchej bezotnositel'no k tomu, schitaem li my eto
bytie material'nym ili net. Otsyuda polyarnost' bytiya i stanovleniya i, v konce
koncov, ideya Geraklita, chto osnovnoj princip -- eto izmenenie, vechnoe
prevrashchenie, kotoroe, po slovam poeta, obnovlyaet mir. No samo prevrashchenie ne
yavlyaetsya material'noj prichinoj. |tim ob®yasnyaetsya, chto v filosofii Geraklita
material'naya prichina predstavlena v vide ognya. Ogon' kak pervoelement
yavlyaetsya odnovremenno i materiej i dvizhushchej siloj.
My teper' mozhem skazat', chto sovremennaya fizika v nekotorom smysle
blizko sleduet ucheniyu Geraklita. Esli zamenit' slovo "ogon'" slovom
"energiya", to pochti v tochnosti vyskazyvaniya Ge-
raklita mozhno schitat' vyskazyvaniyami sovremennoj nauki. Fakticheski
energiya eto to, iz chego sozdany vse elementarnye chasticy, vse atomy, a
potomu i voobshche vse veshchi. Odnovremenno energiya yavlyaetsya dvizhushchim nachalom.
|nergiya est' substanciya, ee obshchee kolichestvo ne menyaetsya, i, kak mozhno
videt' vo mnogih atomnyh eksperimentah, elementarnye chasticy sozdayutsya iz
etoj substancii. |nergiya mozhet prevrashchat'sya v dvizhenie, v teplotu, v svet i
elektricheskoe napryazhenie. |nergiyu mozhno schitat' pervoprichinoj vseh izmenenij
v mire. Odnako bolee detal'noe sravnenie grecheskoj filosofii s sovremennymi
estestvennonauchnymi predstavleniyami budet osushchestvleno nizhe.
Grecheskaya filosofiya v uchenii Parmenida na nekotoroe vremya vozvratilas'
k ponyatiyu "edinogo". Parmenid zhil v |lee. v yuzhnoj Italii. Po-vidimomu, ego
vazhnejshim vkladom v grecheskuyu filosofiyu yavlyaetsya vvedenie im v metafiziku
odnogo chisto logicheskogo argumenta. Soglasno etomu argumentu, nel'zya znat'
togo, chego net; ne mozhet sushchestvovat' to, chto v to zhe vremya nel'zya vyrazit';
odno i to zhe -- to, chto mozhet byt' nemyslimo, i to, chto mozhet sushchestvovat'.
Poetomu sushchestvuet tol'ko edinoe i net nikakogo stanovleniya i unichtozheniya.
Na osnovanii logicheskih soobrazhenij Parmenid otrical sushchestvovanie pustogo
prostranstva. Tak kak vsyakoe izmenenie predpolagaet ponyatie pustogo
prostranstva, to on otrical kak illyuziyu i vsyakoe izmenenie.
Odnako filosofiya ne mogla dolgo ostanavlivat'sya na etih paradoksah.
|mpedokl pereshel ot monizma k odnoj iz raznovidnostej plyuralizma. CHtoby
ustranit' trudnost', zaklyuchayushchuyusya v tom, chto ni odin iz pervoelementov ne
daet dostatochnoj osnovy dlya ob®yasneniya mnogoobraziya veshchej i sobytij, on
rassmatrival chetyre osnovnyh elementa -- zemlyu, vodu, vozduh i ogon'.
|lementy soedinyayutsya i razdelyayutsya pod vozdejstviem lyubvi i vrazhdy. Lyubov' i
vrazhdu, kotorye obuslovlivayut vechnoe izmenenie, i chetyre pervoelementa on
predstavlyal kak nechto telesnoe. |mpedokl sleduyushchim obrazom opisyval
proishozhdenie mira: snachala sushchestvovala beskonechnaya sfera edinogo.
Poslednee utverzhdenie sovpadaet s podobnym utverzhdeniem filosofii Parmenida.
V pervomateterii |mpedokla v otlichie ot pervomaterii Parmenida smeshany pod
vliyaniem lyubvi chetyre "kornya", chetyre pervoelementa. Kogda lyubov' otstupaet
i nastupaet vrazhda, elementy otchasti razdelyayutsya, otchasti snova
ob®edinyayutsya. Nakonec elementy polnost'yu razdelyayutsya, i lyubov' sovershenno
ischezaet iz mira. Zatem lyubov' snova nastupaet i soedinyaet elementy, i
vrazhda ischezaet. Tak chto opyat' vse vozvrashchaetsya v pervonachal'noe sostoyanie.
Uchenie |mpedokla, hotya v nem bol'shuyu rol' igrayut ne ochen' yasnye ponyatiya
lyubvi i vrazhdy, predstavlyaet v izvestnoj mere povorot v grecheskoj filosofii
k bolee konkretnym i v etom smysle materialisticheskim predstavleniyam. CHetyre
elementa yavlyayutsya ne stol'ko osnovnymi nachalami, skol'ko material'nymi
substanciyami. |tim vpervye vyrazhaetsya mysl', chto soedinenie i razde-
lenie neskol'kih principial'no razlichnyh substancij ob®yasnyaet
beskonechnoe mnogoobrazie yavlenij. Plyuralizm budet vsegda kazat'sya
neudovletvoritel'nym tem, kto privyk dumat' posledovatel'no (principial'no).
Plyuralizm predstavlyaet soboj ves'ma razumnyj kopromiss, ustranyayushchij
trudnosti monizma i v to zhe vremya dopuskayushchij opredelennyj poryadok 6.
Sleduyushchij shag v napravlenii k ponyatiyu atoma byl sdelan Anaksagorom,
sovremennikom |mpedokla 7. On zhil okolo 30 let v Afinah, po vsej veroyatnosti
v pervoj polovine V veka do n. e. Anaksagor razvival ideyu, chto vse izmenenie
v mire proishodit blagodarya soedineniyu i raz®edineniyu razlichnyh elementov.
On schital, chto sushchestvuet beskonechnoe mnogoobrazie beskonechno malyh "semyan",
iz kotoryh sostoyat vse veshchi. |ti semena ne imeyut otnosheniya ni k odnomu iz
chetyreh elementov |mpedokla. Naprotiv, sushchestvuet beskonechnoe mnozhestvo
semyan. Semena soedinyayutsya i raz®edinyayutsya, i takim obrazom proishodit
izmenenie. Uchenie Anaksagora vpervye dalo geometricheskoe tolkovanie
vyrazheniyu "soedinenie": tak kak on govoril o beskonechno malyh semenah, to ih
soedinenie mozhno predstavit' kak soedinenie dvuh peschinok raznogo cveta.
Semena mogut izmenyat'sya v chisle i v otnositel'nom polozhenii. Anaksagor
polagal, chto vse semena imeyutsya vo vseh telah, no izmenyaetsya tol'ko ih
otnoshenie ot tela k telu. Anaksagor utverzhdal, chto vse veshchi vo vsem, i
nevozmozhno im polnost'yu razdelit'sya, no vse veshchi imeyut nekotoruyu chast'
vsego. Vselennaya Anaksagora sozdaetsya ne posredstvom lyubvi i vrazhdy, a
posredstvom "nusa", chto v perevode primerno oznachaet "um".
Dlya perehoda ot filosofii k ponyatiyu atoma neobhodim byl tol'ko odin
shag, i etot shag byl sdelan Levkippom i Demokritom iz Abdery. Polyarnost'
bytiya i nebytiya filosofii Parmenida zdes' byla zamenena polyarnost'yu
"zapolnennogo" i "pustogo". Bytie ne est' tol'ko edinoe; ono mozhet
beskonechno povtoryat'sya. Ono atom, mel'chajshaya nedelimaya chastica materii. Atom
vechen i nerazlozhim, no on obladaet konechnoj velichinoj. Dvizhenie nevozmozhno
bez sushchestvovaniya pustogo prostranstva mezhdu atomami. Tak vpervye v istorii
byla vyrazhena mysl' o sushchestvovanii v kachestve pervichnyh kirpichej naimen'shih
chastic materii, my by skazali -- elementarnyh chastic.
Predstavlenie ob atome (nedelimom) svodilos' k tomu, chto materiya
sostoyala ne tol'ko iz zapolnennogo, no i iz pustogo, a imenno iz pustogo
prostranstva, v kotorom dvizhutsya atomy.
Logicheskoe obosnovanie vozrazheniya Parmenida protiv pustogo
prostranstva, protiv togo, chto nebytie ne mozhet sushchestvovat', prosto
ignorirovalos' na osnovanii opyta. S tochki zreniya sovremennoj nauki my by
skazali, chto pustoe prostranstvo mezhdu atomami Demokrita -- eto ne nichto;
ono yavlyaetsya nositelem geometrii i kinematiki i delaet vozmozhnym poryadok i
dvizhenie atomov. Do sih por vozmozhnost' pustogo prostranstva ostalas'
nereshennoj problemoj. V obshchej teorii otnositel'nosti |jnshtejna pokazano, chto
geometriya
i materiya vzaimno obuslovlivayut drug druga. Takoj otvet sootvetstvuet
vzglyadu, predstavlyaemomu vo mnogih filosofskih sistemah i zaklyuchayushchemusya v
tom, chto prostranstvo opredelyaetsya protyazhennoj materiej. Demokrit sohranil
predstavlenie o pustom prostranstve dlya togo, chtoby imet' vozmozhnost'
ob®yasnit' izmenenie i dvizhenie. Atomy Demokrita sut' ta zhe samaya substanciya,
kotoraya prezhde obladala odnim svojstvom -- "byt'"; no oni imeyut razlichnuyu
velichinu i formu. Poetomu ih mozhno schitat' delimymi v matematicheskom, a ne v
fizicheskom smysle. Atomy mogut dvigat'sya i zanimat' razlichnoe polozhenie v
prostranstve. No oni ne obladayut nikakimi drugimi fizicheskimi svojstvami. U
nih net ni cveta, ni zapaha, ni vkusa. Svojstva materii, vosprinimaemye
nashimi organami chuvstv, soglasno etomu vzglyadu sozdayutsya putem raspolozheniya
atomov v prostranstve i ih dvizheniya. Podobno tomu kak komediya i tragediya
mogut byt' napisany odnimi i temi zhe bukvami alfavita, tak i beskonechnoe
mnogoobrazie sobytij v mire relizuetsya posredstvom odnih i teh zhe atomov
blagodarya ih dvizheniyu i konfiguracii. |tim ob®yasnyaetsya, chto v razvitii
atomisticheskoj filosofii geometriya i kinematika, obuslovlennye pustotoj,
imeli bol'shee znachenie, chem chistoe bytie. Kak izvestno, Demokrit utverzhdal,
chto tol'ko kazhetsya, chto veshchi imeyut cvet; tol'ko kazhetsya, chto oni sladkie ili
gor'kie. V dejstvitel'nosti sushchestvuyut tol'ko atomy i pustota. Atomy v
filosofii Levkippa ne dvigalis' prosto sluchajno. Levkipp, po-vidimomu,
polnost'yu ishodil iz determinizma, ibo, kak izvestno, on govoril, chto nichto
ne voznikaet iz nichego, a vse -- iz opredelennoj prichiny i neobhodimosti.
Atomisty ne dali nikakogo ob®yasneniya proishozhdeniya i prichiny pervogo tolchka,
vyzyvayushchego pervonachal'noe dvizhenie atomov. |to horosho soglasuetsya s ih
polozheniem o prichinnom opisanii dvizheniya atomov. Prichinnost' vsegda
ob®yasnyaet posleduyushchie sobytiya cherez predydushchie, no nikogda ne mozhet
ob®yasnit' ishodnoe nachalo. V dal'nejshem osnovnye idei atomicheskogo ucheniya
chastichno byli vosprinyaty posleduyushchimi grecheskimi filosofami, chastichno --
izmeneny.
Dlya sravneniya s sovremennoj fizikoj atoma predstavlyaet interes
ponimanie materii Platonom, vyskazannoe im v dialoge "Timej". Platon ne byl
atomistom. Po svidetel'stvu Diogena Laertskogo, Platon do takoj stepeni ne
odobryal filosofiyu Demokrita, chto u nego bylo zhelanie szhech' vse ego knigi. No
Platon v svoem uchenii soedinil predstavleniya, blizkie atomistam, s
predstavleniyami pifagorejskoj shkoly i filosofiej |mpedokla. SHkola
pifagorejcev byla svyazana s orficheskim kul'tom, kotoromu pokrovitel'stvoval
Dionis. Imenno v pifagorejskoj shkole ustanovlena vzaimosvyaz' mezhdu religiej
i matematikoj, kotoraya nachinaya s togo dalekogo vremeni okazyvala sil'nejshee
vliyanie na chelovecheskoe myshlenie. Po-vidimomu, pifagorejcy vpervye osoznali
tvorcheskuyu silu matematiki. Ih otkrytie, chto dve struny proizvodyat
garmonicheskoe zvuchanie pri uslovii, esli ih dliny nahodyatsya v oprede-
lennom racional'nom otnoshenii, pokazalo im znachenie matematiki dlya
ponimaniya yavlenij prirody. Sobstvenno, dlya nih delo zaklyuchalos' ne stol'ko v
racional'nom ponimanii. Dlya nih matematicheskoe otnoshenie dlin strun
sozdavalo garmoniyu zvukov. Takim obrazom, v uchenii pifagorejcev bylo mnogo
misticizma, dlya nas pochti neponyatnogo. No, sdelav matematiku chast'yu svoej
religii, oni zatronuli reshayushchij punkt v razvitii chelovecheskogo myshleniya.
Anglijskij filosof B. Rassel tak skazal o Pifagore: "YA ne znayu ni odnogo
cheloveka, kotoryj by okazal takoe vliyanie na chelovecheskoe myshlenie, kak
Pifagor".
Platon znal o pyati pravil'nyh geometricheskih telah, otkrytyh
pifagorejcami, i o tom, chto ih mozhno sopostavit' s elementami |mpedokla.
Naimen'shie chasti elementa zemli on stavil v svyaz' s kubom, naimen'shie chasti
elementa vozduha -- s oktaedrom, elementy ognya -- s tetraedrom, elementy
vody -- s ikosaedrom. Ne bylo elementa, sootvetstvuyushchego dodekaedru. Zdes'
Platon skazal, chto sushchestvuet eshche pyatyj element, kotoryj bog ispol'zoval,
chtoby sozdat' vselennuyu. Pravil'nye geometricheskie tela v nekotorom
otnoshenii mozhno sravnit' s atomami; odnako Platon kategoricheski otrical ih
nedelimost'. On konstruiroval svoi pravil'nye tela iz dvuh vidov
treugol'nikov: ravnostoronnego i ravnobedrennogo pryamougol'nogo. Soedinyaya
ih, on poluchal grani pravil'nyh tel. |tim ob®yasnyaetsya chastichnoe prevrashchenie
elementov drug v druga. Pravil'nye tela mozhno razlozhit' na treugol'niki, a
iz etih treugol'nikov mozhno postroit' novye pravil'nye tela. Naprimer,
tetraedr i dva oktaedra mozhno razlozhit' na 20 ravnostoronnih treugol'nikov.
|ti poslednie mozhno vnov' soedinit' i poluchit' ikosaedr, to est' odin atom
ognya i dva atoma vozduha v sochetanii dayut odin atom vody. Treugol'niki
nel'zya schitat' materiej, tak kak oni ne imeyut prostranstvennogo protyazheniya.
Tol'ko v tom sluchae, esli treugol'niki ob®edineny v pravil'nye tela,
voznikaet chastica materii. Poetomu naimen'shie chasticy materii ne yavlyayutsya
pervichnymi obrazovaniyami, kak eto imelo mesto u Demokrita, i oni
predstavlyayut soboj matematicheskie formy. Ponyatno, chto v etom sluchae forma
imeet bol'shee znachenie, chem veshchestvo, iz kotorogo forma sostoit ili v
kotoroj ono vyyavlyaetsya 8.
Teper', posle kratkogo obzora razvitiya grecheskoj filosofii vplot' do
formirovaniya ponyatiya atoma, my snova vozvratimsya k sovremennoj fizike i
sprosim, kak nashe sovremennoe ponimanie atoma i kvantovaya teoriya otnosyatsya k
razvitiyu antichnoj naturfilosofii. Istoricheski slovo "atom" v fiziki i himii
novogo vremeni bylo svyazano s samogo nachala s lozhnym ob®ektom. |to proizoshlo
v .XVII veke, kogda nachalos' vozrozhdenie nauk. V to vremya atomami
imenovalis' chasti himicheskogo elementa, kotorye s tochki zreniya sovremennoj
nauki yavlyayutsya dovol'no slozhnymi obrazovaniyami. Edinicy, eshche men'shie, chem
atom himicheskogo elementa, segodnya nazyvayutsya elementarnymi chasticami. I
esli chto iz sovremennoj fiziki podlezhit sravneniyu s atomami De-
mokrita, tak eto elementarnye chasticy: proton, nejtron, elektron,
mezon. Demokritu bylo sovershenno yasno, chto esli atomy posredstvom svoego
dvizheniya i konfiguracii ob®yasnyayut svojstva materii -- takie, kak cvet, vkus,
zapah, -- to sami oni ne mogut obladat' etimi svojstvami. Poetomu Demokrit
lishil atomy etih svojstv, i atom u Demokrita predstavlyaet soboj dovol'no
abstraktnuyu edinicu materii. Atom u Demokrita obladaet svojstvom
sushchestvovaniya i dvizheniya, imeet formu i prostranstvennoe protyazhenie. Bez
etih svojstv bylo by trudno govorit' ob atome. Otsyuda sleduet, chto ponyatie
"atom" ne ob®yasnyaet geometricheskuyu formu, prostranstvennoe protyazhenie i
sushchestvovanie materii, poskol'ku eti svojstva predpolagayutsya i ni k chemu
bolee pervichnomu ne svodyatsya. Sovremennoe ponimanie elementarnyh chastic v
reshenii etih voprosov yavlyaetsya bolee posledovatel'nym i radikal'nym.
Naprimer, my ochen' prosto i legko upotreblyaem slovo "nejtron". No my ne v
sostoyanii dat' nikakogo opredelennogo obraza nejtrona i ne mozhem skazat',
chto, sobstvenno, my ponimaem pod etim slovom. My pol'zuemsya razlichnymi
obrazami i predstavlyaem nejtron to kak chasticu, to kak volnu ili volnovoj
paket. No my znaem, chto ni odno iz etih opisanij ne yavlyaetsya tochnym.
Ochevidno, nejtron ne imeet cveta, zapaha, vkusa. Tem samym on podoben atomam
grecheskoj filosofii. No elementarnye chasticy v nekotorom otnoshenii lisheny i
drugih svojstv. Obychnye predstavleniya geometrii i kinematiki o chastice,
takie, kak forma ili dvizhenie v prostranstve, ne mogut primenyat'sya v
otnoshenii elementarnyh chastic neprotivorechivym obrazom. Esli hotyat dat'
tochnoe opisanie elementarnoj chasticy (zdes' my delaem udarenie na slove
"tochnoe"), to edinstvennoe, chto mozhet byt' prigodno v kachestve etogo
opisaniya, -- eto funkciya veroyatnosti. Otsyuda delayut vyvod, chto voobshche esli
rech' idet o "svojstve", to svojstvo "byt'" ne podhodit bez ogranicheniya k
elementarnoj chastice. Est' tol'ko tendenciya, vozmozhnost' "byt'". Poetomu
elementarnye chasticy sovremennoj fiziki znachitel'no abstraktnee, chem atomy u
grekov i imenno po etoj prichine oni predstavlyayut bolee podhodyashchij klyuch dlya
ponimaniya prirody materii.
V filosofii Demokrita vse atomy sostoyat iz odnoj i toj zhe substancii
(materiala), poskol'ku voobshche zdes' mozhno primenit' eto slovo. |lementarnye
chasticy sovremennoj fiziki imeyut massu. Po teorii otnositel'nosti massa i
energiya, v sushchnosti, odno i to zhe, i poetomu mozhno skazat', chto vse
elementarnye chasticy sostoyat iz energii. Takim obrazom, energiyu mozhno
schitat' osnovnoj substanciej, pervomateriej. Fakticheski ona obladaet
sushchestvennym svojstvom, prinadlezhashchim ponyatiyu substancii: ona sohranyaetsya.
Na etom osnovanii, kak uzhe upominalos', predstavleniya sovremennoj fiziki
ochen' shodny s predstavleniyami Geraklita, esli tol'ko element "ogon'"
interpretirovat' kak energiyu. |nergiya est' dvizhushchee. Ona rassmatrivaetsya kak
konechnaya prichina vseh izmenenij i mozhet prevrashchat'sya v materiyu, teplotu i
svet. Bor'ba
protivopolozhnostej, harakternaya dlya filosofii Geraklita, nahodit zdes'
svoj proobraz vo vzaimodejstvii razlichnyh form energii.
V filosofii Demokrita atomy yavlyayutsya vechnymi i nerazlozhimymi edinicami
materii: oni ne mogut prevrashchat'sya drug v druga. Sovremennaya fizika
vystupaet protiv polozheniya Demokrita i vstaet na storonu Platona i
pifagorejcev. |lementarnye chasticy ne yavlyayutsya vechnymi i nerazlozhimymi
edinicami materii, fakticheski oni mogut prevrashchat'sya drug v druga. Pri
stolknovenii dvuh elementarnyh chastic, proishodyashchem pri bol'shoj skorosti,
obrazuetsya mnogo novyh elementarnyh chastic; voznikaya iz energii dvizheniya,
stolknuvshiesya chasticy mogut pri etom ischeznut'. Takie processy nablyudayutsya
chasto i yavlyayutsya luchshim dokazatel'stvom togo, chto vse chasticy sostoyat iz
odinakovoj substancii -- iz energii. No shodstvo vozzrenij sovremennoj
fiziki s vozzreniyami Platona i pifagorejcev prostiraetsya eshche dal'she.
|lementarnye chasticy, o kotoryh govoritsya v dialoge Platona "Timej", ved'
eto v konce koncov ne materiya, a matematicheskie formy. "Vse veshchi sut' chisla"
-- polozhenie, pripisyvaemoe Pifagoru. Edinstvennymi matematicheskimi formami,
izvestnymi v to vremya, yavlyalis' geometricheskie i stereometricheskie formy,
podobnye pravil'nym telam i treugol'nikam, iz kotoryh obrazovana ih
poverhnost'. V sovremennoj kvantovoj teorii edva li mozhno somnevat'sya v tom,
chto elementarnye chasticy v konechnom schete sut' matematicheskie formy, tol'ko
gorazdo bolee slozhnoj i abstraktnoj prirody. Grecheskie filosofy dumali o
staticheskih, geometricheskih formah i nahodili ih v pravil'nyh telah.
Estestvoznanie novogo vremeni pri svoem zarozhdenii v XVI i XVII vekah
sdelalo central'noj problemoj problemu dvizheniya, sledovatel'no, vvelo v svoe
osnovanie ponyatie vremeni. Neizmenno so vremen N'yutona v fizike issleduyutsya
ne konfiguracii ili geometricheskie formy, a dinamicheskie zakony. Uravlenie
dvizheniya otnositsya k lyubomu momentu vremeni, ono v etom smysle vechno, v to
vremya kak geometricheskie formy, naprimer orbity planet, izmenyayutsya. Poetomu
matematicheskie formy, predstavlyayushchie elementarnye chasticy, v konechnom schete
dolzhny byt' resheniem neizmennogo zakona dvizheniya materii.
V posleduyushchie gody razvitie fiziki prishlo k takomu sostoyaniyu, chto
fiziki stali stremit'sya sformulirovat' osnovnoj zakon dlya materii.
|ksperimental'naya fizika sobrala bol'shoj material o svojstvah elementarnyh
chastic i ih prevrashchenij. Teoreticheskaya fizika mozhet popytat'sya, ishodya iz
etogo materiala, vyvesti osnovnoj zakon dlya materii. Eshche ran'she byl
predlozhen prostoj vid etogo uravneniya materii. Hotya lish' v budushchem
vyyasnitsya, naskol'ko verno eto uravnenie, vse zhe eta pervaya popytka
pokazyvaet takie cherty fiziki i filosofii, kotorye s bol'shoj veroyatnost'yu
mogut byt' ustanovleny iz izucheniya elementarnyh chastic, chto po krajnej mere
kachestvenno eta popytka zdes' dolzhna byt' opisana.
V probleme osnovnogo uravneniya rech' idet o nelinejnom volnovom
uravnenii dlya operatorov polya. |to uravnenie rassmatrivaetsya kak
matematicheskoe predstavlenie vsej materii, a ne kakogo-libo opredelennogo
vida elementarnyh chastic ili polej. |to volnovoe uravnenie matematicheski
ekvivalentno slozhnoj sisteme integral'nyh uravnenij, kotorye, kak govoryat
matematiki, obladayut sobstvennymi znacheniyami i sobstvennymi resheniyami.
Sobstvennye resheniya predstavlyayut elementarnye chasticy. Sledovatel'no, oni
sut' matematicheskie formy, kotorye zamenyayut pravil'nye tela pifagorejcev.
Mezhdu prochim, zdes' sleduet vspomnit', chto sobstvennye resheniya osnovnogo
uravneniya poluchayutsya posredstvom matematicheskoj procedury, s pomoshch'yu kotoroj
iz differencial'nogo uravneniya natyanutoj struny vyvodyatsya garmonicheskie
kolebaniya struny pifagorejcev.
Matematicheskaya simmetriya, igrayushchaya central'nuyu rol' v pravil'nyh telah
platonovskoj filosofii, sostavlyaet yadro osnovnogo uravneniya. Uravnenie --
tol'ko matematicheskoe predstavlenie vsego ryada svojstv simmetrii, kotorye,
konechno, ne tak naglyadny, kak platonovskie tela. V sovremennoj fizike rech'
idet o svojstvah simmetrii, kotorye sootnosyatsya s prostranstvom i vremenem i
nahodyat svoe matematicheskoe vyrazhenie v teoretiko-gruppovoj strukture
osnovnogo uravneniya. Vazhnejshaya gruppa -- tak nazyvaemaya gruppa Lorenca v
teorii otnositel'nosti -- opredelyaet strukturu prostranstva i vremeni. Krome
togo, imeyutsya i drugie gruppy, najdennye tol'ko v poslednee vremya i
svyazannye s razlichnymi kvantovymi chislami elementarnyh chastic.
Hotya samo osnovnoe uravnenie imeet ochen' prostuyu formu, ono soderzhit
bol'shoe kolichestvo razlichnyh svojstv simmetrii, i, po-vidimomu, bogatyj
eksperimental'nyj material o prevrashchenii elementarnyh chastic tochno
sootvetstvuet etim svojstvam simmetrii.
Sledovatel'no, sovremennaya fizika idet vpered po tomu zhe puti, po
kotoromu shli Platon i pifagorejcy. |to razvitie fiziki vyglyadit tak, slovno
v konce ego budet ustanovlena ochen' prostaya formulirovka zakona prirody,
takaya prostaya, kakoj ee nadeyalsya videt' eshche Platon. Trudno ukazat'
kakoe-nibud' prochnoe osnovanie dlya etoj nadezhdy na prostotu, pomimo togo
fakta, chto do sih por osnovnye uravneniya fiziki zapisyvalis' prostymi
matematicheskimi formulami. Podobnyj fakt soglasuetsya s religiej
pifagorejcev, i mnogie fiziki v etom otnoshenii razdelyayut ih veru, odnako do
sih por eshche nikto ne dal dejstvitel'no ubeditel'nogo dokazatel'stva, chto eto
dolzhno byt' imenno tak.
Mozhno privesti soobrazhenie, kasayushcheesya voprosa, chasto zadavaemogo
diletantami otnositel'no ponyatiya elementarnoj chasticy v sovremennoj fizike.
Pochemu fiziki govoryat o tom, chto elementarnye chasticy ne mogut byt'
razlozheny na men'shie chasticy. Otvet na etot vopros otchetlivo pokazyvaet,
naskol'ko sovremennoe estestvoznanie abstraktnee grecheskoj filosofii. Nashe
so-
obrazhenie na etot schet primerno takoe: kak mozhno razlozhit' elementarnye
chasticy? Edinstvennye sredstva eksperimenta, imeyushchiesya v nashem rasporyazhenii,
-- eto drugie elementarnye chasticy. Poetomu stolknoveniya dvuh elementarnyh
chastic, obladayushchih chrezvychajno bol'shoj energiej dvizheniya, yavlyayutsya
edinstvennymi processami, v kotoryh takie chasticy, pozhaluj, mogut byt'
razlozhimy. Oni raspadayutsya pri takih processah inogda dazhe na mnogo
razlichnyh chastej. Odnako sami sostavnye chasti -- snova elementarnye chasticy,
a ne kakie-nibud' malen'kie chasti ih, i ih massy obrazuyutsya iz energii
dvizheniya stolknuvshihsya chastic. Drugimi slovami: blagodarya prevrashcheniyu
energii v materiyu sostavnye chasti elementarnyh chastic -- snova elementarnye
chasticy togo zhe vida.
Posle takogo sravneniya sovremennyh predstavlenij atomnoj fiziki s
grecheskoj filosofiej my obyazany vyskazat' predosterezhenie, kotoroe isklyuchalo
by vozniknovenie neponimaniya. S pervogo vzglyada vse eto mozhet vyglyadet' tak,
kak budto grecheskie filosofy blagodarya genial'noj intuicii prishli k takim zhe
ili po krajnej mere k ochen' shodnym rezul'tatam, k kotorym my prodvinulis' v
novoe vremya posle neskol'kih vekov trudnejshej raboty v oblasti eksperimenta
i matematiki. No takoe tolkovanie nashego sravneniya neslo by v sebe opasnost'
grubogo neponimaniya. Sushchestvuet ochen' bol'shoe razlichie mezhdu sovremennym
estestvoznaniem i grecheskoj filosofiej, i odno iz vazhnejshih sostoit imenno v
empiricheskom osnovanii sovremennogo estestvoznaniya. So vremen Galileya i
N'yutona estestvoznanie osnovyvaetsya na tshchatel'nom izuchenii otdel'nyh
processov prirody i na trebovanii, soglasno kotoromu o prirode mozhno delat'
tol'ko vyskazyvaniya, podtverzhdennye eksperimentami. Mysl', chto posredstvom
eksperimenta mozhno vydelit' processy prirody, chtoby izuchit' ih detal'no i
pri etom vskryt' neizmennye zakony, soderzhashchiesya v postoyannom izmenenii, ne
voznikala u grecheskih filosofov. Poetomu sovremennoe estestvoznanie pokoitsya
na bolee skromnom i bolee prochnom fundamente, chem antichnaya filosofiya. Esli,
naprimer, Platon, govoril, chto naimen'shie chasticy ognya sut' tetraedry, to
nelegko predpolozhit', chto on v dejstvitel'nosti dumal. Simvolicheski li forma
tetraedra prinadlezhit elementu ognya ili naimen'shie chasticy ognya vedut sebya
mehanicheski kak zhestkie ili uprugie tetraedry, i posredstvom kakoj sily oni
mogut byt' razlozheny na treugol'niki, o kotoryh pisal Platon? Sovremennoe
estestvoznanie dolzhno by, nakonec, sprosit': kak mozhno eksperimental'no
reshit', chto atomy ognya sut' tetraedry i ne mogut byt' chem-libo inym,
naprimer kubami. Poetomu esli sovremennaya teoriya polya utverzhdaet, chto proton
predstavlyaetsya posredstvom nekotorogo opredelennogo sobstvennogo resheniya
osnovnogo uravneniya materii, to eto oznachaet, chto iz dannogo resheniya
matematicheski vyvodyatsya vse vozmozhnye svojstva protona i chto pravil'nost'
resheniya mozhet byt' dokazana v kazhdom otdel'nom sluchae posredstvom
eksperimenta. Vozmozhnost' eksperi-
mental'no dokazat' spravedlivost' vyskazyvaniya s ochen' bol'shoj
tochnost'yu pridaet vyskazyvaniyam sovremennoj fiziki bol'shij ves, chem tot,
kotorym obladali vyskazyvaniya antichnoj naturfilosofii.
I vse-taki nekotorye vyskazyvaniya antichnoj filosofii udivitel'no blizki
vyskazyvaniyam sovremennogo estestvoznaniya. A eto pokazyvaet, kak mozhno
daleko pojti, esli svyazat' nash obychnyj opyt, ne podkreplennyj eksperimentom,
s neustannym usiliem sozdat' logicheskij poryadok v opyte i popytat'sya, ishodya
iz obshchih principov, ponyat' ego.
V. RAZVITIE FILOSOFSKIH IDEJ POSLE DEKARTA
V SRAVNENII S SOVREMENNYM POLOZHENIEM V KVANTOVOJ TEORII
V techenie dvuh tysyach let, posledovavshih za rascvetom grecheskoj nauki i
kul'tury V -- VI vekov do n. e., chelovecheskaya mysl' byla zanyata prezhde vsego
problemami, sil'no otlichavshimisya ot problem prezhnej grecheskoj
naturfilosofii. V te dalekie vremena grecheskoj kul'tury sil'nejshee vliyanie
okazyvala neposredstvennaya real'nost' mira, v kotorom my zhivem i kotoryj my
vosprinimaem nashimi organami chuvstv. |tot mir polon zhizni, i net nikakoj
razumnoj osnovy dlya podcherkivaniya razlichiya mezhdu materiej i duhom ili mezhdu
telom i dushoj. Odnako uzhe v filosofii Platona bylo ustanovleno, chto
sushchestvuet nekotoraya drugaya real'nost'. V izvestnoj poeticheskoj kartine
Platon sravnil lyudej s uznikami, zakovannymi v peshchere, kotorye mogut
smotret' tol'ko v odnom napravlenii. Za nimi gorit ogon', i oni vidyat na
stene tol'ko teni svoih sobstvennyh tel i ob®ektov, nahodyashchihsya szadi nih.
Tak kak eti uzniki nichego ne mogut videt', krome tenej, to teni oni
prinimayut za dejstvitel'nost', a ob®ekty voobshche vypadayut iz ih polya zreniya.
Nakonec odnomu iz uznikov udalos' bezhat', i on vyshel iz peshchery na solnechnyj
svet. Vpervye on uvidel real'nye veshchi i uznal, chto do sih por on za
real'nost' prinimal tol'ko teni. Vpervye on uznal pravdu i s pechal'yu podumal
o svoej dolgoj zhizni v temnote. Nastoyashchij filosof i est' tot uznik, kotoryj
vyshel iz peshchery na svet istiny, i on obladaet dejstvitel'nym znaniem.
Neposredstvennaya svyaz' s istinoj, ili, govorya hristianskim yazykom, s bogom,
est' novaya real'nost', imeyushchaya bol'shee znachenie, chem real'nost' mira,
vosprinimaemogo nashimi organami chuvstv. Neposredstvennaya svyaz' s bogom
sovershaetsya ne v mire, a v dushe cheloveka, i eta problema v techenie dvuh
tysyach let posle Platona zanimala chelovecheskuyu mysl' sil'nee lyuboj drugoj. V
etot period vnimanie filosofov bylo napravleno na chelovecheskuyu dushu i na ee
otnoshenie k bogu, na problemy etiki i na tolkovanie otkroveniya, a otnyud' ne
na vneshnij mir. Tol'ko nachinaya s Vozrozhdeniya v Italii stal zameten
postepennyj povorot chelovecheskogo myshleniya, kotoryj nakonec i privel k
ozhivleniyu interesa k prirode.
V XVI i XVII vekah nachalos' zamechatel'noe razvitie estestvoznaniya, i
ono soprovozhdalos' razvitiem filosofskih idej,
tesno svyazannyh s fundamental'nymi ponyatiyami nauki. Poetomu bylo by
ves'ma pouchitel'no prokommentirovat' eti idei s sovremennoj tochki zreniya.
Pervym velikim filosofom epohi nachala razvitiya estestvoznaniya byl Rene
Dekart, kotoryj zhil v pervoj polovine XVII veka. Vazhnejshie dlya
estestvoznaniya mysli Dekarta soderzhalis' v ego glavnom trude "Rassuzhdenie o
metode...". On stremilsya na baze somneniya i logicheskogo myshleniya sozdat'
sovershenno novuyu i, kak emu kazalos', prochnuyu osnovu dlya filosofskoj
sistemy. Odnako on ne rassmatrival otkrovenie v kachestve takoj osnovy i
niskol'ko ne byl sklonen nekriticheski perenimat' vse, chto my vosprinimaem
nashimi chuvstvami. Tak Dekart podoshel k svoemu metodu somneniya. On somnevalsya
v tom, chto soobshchayut nam nashi chuvstva, on somnevalsya v rezul'tatah nashego
racional'nogo myshleniya i v konce koncov prishel k svoemu izvestnomu
polozheniyu: "Cogito, ergo sum" (YA myslyu, sledovatel'no, ya sushchestvuyu (lat.)).
YA ne mogu somnevat'sya v svoem sushchestvovanii, ibo ono sleduet iz samogo
fakta, chto ya myslyu. Posle togo kak Dekart prishel takim putem k
dokazatel'stvu sushchestvovaniya ya, on napravil svoi usiliya na dokazatel'stvo
sushchestvovaniya boga, opirayas' glavnym obrazom na sholasticheskuyu filosofiyu.
Sushchestvovanie mira vytekalo iz togo, chto bog vlozhil v nas sil'nuyu sklonnost'
verit' v sushchestvovanie mira, a predpolozhit', chto bog vvodil nas v
zabluzhdenie, konechno, nel'zya.
Ishodnyj punkt kartezianskoj filosofii polnost'yu otlichalsya ot ishodnogo
punkta antichnoj grecheskoj filosofii. Filosofiya Dekarta ishodila ne iz
osnovnogo nachala ili osnovnogo veshchestva, a pytalas' sozdat'
osnovopolagayushchee, dostovernoe znanie. Dekart soznaval, chto nashe znanie o
nashem sobstvennom myshlenii dostovernee nashego znaniya o vneshnem mire. No uzhe
sama ishodnaya poziciya s ee treugol'nikom: bog, mir i ya -- riskovanno
uproshchaet dal'nejshie rassuzhdeniya. Stal teper' okonchatel'nym nachavshijsya s
filosofii Platona razryv mezhdu materiej i duhom ili mezhdu dushoj i telom. Bog
otdelen ot ya tak zhe, kak i ot mira. Fakticheski bog tak vysoko podnyalsya nad
mirom i lyud'mi, chto v filosofii Dekarta on poyavlyaetsya v konce koncov tol'ko
kak obshchee ishodnoe nachalo, kotoroe osushchestvlyaet svyaz' mezhdu ya i mirom.
V to vremya kak antichnaya naturfilosofiya pytalas' najti poryadok v
beskonechnom mnogoobrazii veshchej i yavlenij s pomoshch'yu odnogo osnovnogo nachala,
Dekart pytalsya sozdat' poryadok posredstvom osnovopolagayushchego razdeleniya.
Odnako tri chasti, voznikshie v processe etogo razdeleniya, utrachivali mnogoe v
svoej sushchnosti, esli lyubuyu iz nih rassmatrivat' otdel'no ot dvuh drugih. V
sisteme Dekarta sushchestvenno, chto bog prisutstvuet v mire i v ya i chto ya ne
mozhet byt' otdeleno ot mira. Konechno, Dekart znal neosporimuyu neobhodimost'
svyazi, odnako filosofiya i estestvoznanie sleduyushchego perioda razvivalis' na
osnove polyarnosti mezhdu "res cogitans" i
"res extensa" ("sushchestvo myslyashchee" i "sushchestvo protyazhennoe" (lat.)), i
estestvoznanie napravlyalo svoj interes prezhde vsego na "res extensa".
Vliyanie kartezianskogo razdeleniya na chelovecheskoe myshlenie posleduyushchih
stoletij edva li mozhno pereocenit'. Imenno eto razdelenie my dolzhny
podvergnut' kritike na osnovanii razvitiya fiziki nashego vremeni.
Ochevidno, bylo by neverno utverzhdat', chto Dekart pridal novoe
napravlenie chelovecheskoj mysli posredstvom svoego novogo filosofskogo
metoda. Fakticheski on vpervye sformuliroval tendenciyu chelovecheskogo
myshleniya, kotoraya uzhe nametilas' v period Vozrozhdeniya i Reformacii. Dlya
podtverzhdeniya vysheskazannogo mozhno, s odnoj storony, upomyanut' vozrozhdenie
interesa k matematike, kotoroe ob®yasnyaet vozrosshee vliyanie platonizma, i, s
drugoj -- ustremlenie k lichnoj religii. Vozrosshij interes k matematike
blagopriyatstvoval filosofskoj sisteme, ishodivshej iz logicheskogo analiza s
cel'yu dostizheniya istiny, kotoraya byla by tak zhe dostoverna, kak i vyvod v
matematike. Trebovanie lichnoj religii otdelyalo ya i ego otnoshenie k bogu ot
mira. Interes k soedineniyu empiricheskogo znaniya s matematikoj, kak eto vidno
iz rabot Galileya, byt' mozhet, otchasti byl obuslovlen vozmozhnost'yu dostizheniya
znaniya takim putem, kotoryj sovershenno otlichen ot teologicheskih sporov
vremen Reformacii. |to empiricheskoe znanie dostigalos' i perevodilos' na
matematicheskij yazyk bez upominaniya o boge ili o nas samih i
blagopriyatstvovalo razdeleniyu na tri osnovnyh ponyatiya: bog, mir i ya -- i
razdeleniyu mezhdu "res cogitans" i "res extensa". V etot period sushchestvovalo
soglashenie mezhdu pionerami novogo opytnogo estestvoznaniya v tom, chtoby v ih
diskussiyah ne upominalos' imya boga ili kakoj-libo drugoj konechnoj prichiny
mira. S drugoj storony, byli vidny i trudnosti kartezianskogo razdeleniya.
Naprimer, Dekart pri razdelenii mezhdu "res cogi-tans" i "res extensa" stavil
zhivotnyh celikom na storonu "rex extensa" Poetomu zhivotnye i rasteniya
principial'no nichem ne otlichalis' ot mashin, ih povedenie bylo polnost'yu
opredeleno material'nymi prichinami. Odnako trudno bylo kategoricheski
otricat' v zhivotnyh sushchestvovanie nekotorogo podobiya dushi. S tochki zreniya
nashih sovremennyh predstavlenij bolee drevnee ponyatie dushi, naprimer v
filosofii Fomy Akvinskogo, po-vidimomu, estestvennee, chem ponyatie "res
cogitans" Dekarta, dazhe esli my ubezhdeny, chto zakony fiziki i himii strogo
vypolnyayutsya i v zhivyh organizmah. Odnim iz vyvodov iz etogo vzglyada Dekarta
bylo to, chto esli zhivotnyh rassmatrivat' kak mashiny, to sootvetstvenno
trudno i lyudej predstavlyat' kak-to inache. Tak kak, s drugoj storony, "res
cogitans" i "res extensa" v svoej sushchnosti schitayutsya razlichnymi, to,
po-vidimomu, nevozmozhno predstavit', chtoby oni vzaimodejstvovali drug s
drugom. Poetomu, chtoby ponyat' parallelizm mezhdu duhom i telom, deyatel'nost'
duha takzhe dolzhna byt' determinirovana posredstvom zakonov, kotorye
sootvetstvuyut fizike i himii. V svyazi s etim
vstaet vopros o vozmozhnosti svobody voli. YAsno, konechno, chto eto
opisanie otnosheniya duha i tela ves'ma iskusstvenno i pokazyvaet bol'shie
nedostatki kartezianskogo razdeleniya. No, s drugoj storony, eto razdelenie v
estestvoznanii imelo polozhitel'noe znachenie v techenie neskol'kih stoletij.
N'yutonovskaya mehanika i drugie razdely klassicheskoj fiziki, postroennye po
ee obrazcu, bazirovalis' na predpolozhenii, chto mozhno opisat' mir, ne govorya
o boge ili o nas samih. |ta vozmozhnost' okazalas' chut' li ne neobhodimoj
predposylkoj dlya vsego estestvoznaniya.
No blagodarya kvantovoj teorii polozhenie v opisanii mira v korne
izmenilos'. Poetomu my mozhem teper' perejti k ocenke filosofii Dekarta s
tochki zreniya sovremennoj fiziki. Uzhe v predydushchih glavah govorilos', chto v
kopengagenskoj intepretacii kvantovoj teorii my mozhem opisyvat' prirodu, ne
vvodya nas samih v kachestve samostoyatel'nyh sushchnostej v eto opisanie. Odnako
my ne mozhem ujti ot fakta, chto estestvoznanie sozdano lyud'mi. Estestvoznanie
opisyvaet i ob®yasnyaet prirodu ne prosto tak, kak ona est' "sama po sebe".
Naprotiv, ono est' chast' vzaimodejstviya mezhdu prirodoj i nami samimi.
Estestvoznanie opisyvaet prirodu, kotoraya otvechaet na nashi voprosy i
podvergaetsya nashim metodam issledovaniya. Ob etoj vozmozhnosti Dekart eshche i ne
dumal, odnako esli eto predpolozhit', okazalos' by nevozmozhnym polnoe
razdelenie mezhdu mirom i ya.
Esli govorit' o bol'shih trudnostyah ponimaniya kopengagenskoj
interpretacii, s kotorymi stalkivalsya dazhe takoj vydayushchijsya uchenyj, kak
|jnshtejn, to korni etih trudnostej mozhno prosledit' vplot' do kartezianskogo
razdeleniya. |to razdelenie pronikalo gluboko v chelovecheskoe myshlenie v
techenie treh stoletij posle Dekarta, i ono eshche dolgo budet sushchestvovat' --
do teh por, poka ne vozniknet novoe ponimanie problemy real'nosti.
Osnovnaya tochka zreniya, k kotoroj prezhde vsego velo kartezianskoe
razdelenie v otnoshenii "res extensa", svoditsya k vzglyadu, kotoryj mozhno
nazvat' chem-to vrode metafizicheskogo realizma. Soglasno etomu vzglyadu, mir i
to, chto my v nem vosprinimaem, to est' protyazhennye veshchi, sushchestvuyut. |tot
vzglyad otlichaetsya ot prakticheskogo realizma, i razlichnye formy realizma,
po-vidimomu, mogut byt' predstavleny sleduyushchim obrazom: my ob®ektiviruem
polozhenie, esli utverzhdaem, chto ego soderzhanie ne zavisit ot uslovij, pri
kotoryh ono mozhet byt' provereno. Prakticheskij realizm dopuskaet, chto
imeyutsya polozheniya, mogushchie byt' ob®ektivirovannymi, i fakticheski opyt
povsednevnoj zhizni v bol'shej svoej chasti sostoit iz takih polozhenij.
Dogmaticheskij realizm utverzhdaet, chto net osmyslennyh polozhenij o
material'nom mire, kotorye nel'zya bylo by ob®ektivirovat'. Prakticheskij
realizm vsegda yavlyalsya sushchestvennoj osnovoj estestvoznaniya i ostanetsya
takovym v budushchem. Dogmaticheskij realizm, kak my teper' vidim, ne yavlyaetsya
neobhodimoj predposylkoj estestvoznaniya. Nesomnenno, v proshlom v razvitii
estestvoznaniya on igral ochen' vazhnuyu
rol'. Fakticheski ved' tochka zreniya klassicheskoj fiziki est' tochka
zreniya dogmaticheskogo realizma. Tol'ko blagodarya kvantovoj teorii stalo
izvestno, chto tochnoe estestvoznanie vozmozhno i bez dogmaticheskogo realizma v
kachestve svoej osnovy. Kogda |jnshtejn kritikoval kvantovuyu teoriyu, to on eto
delal ishodya iz dogmaticheskogo realizma. |to estestvennaya poziciya. Kazhdyj
uchenyj (estestvoispytatel'), provodya issledovanie, ispytyvaet chuvstvo, chto
on ishchet nechto ob®ektivno istinnoe. On dumaet, chto ego vyskazyvaniya ne
zavisyat ot uslovij, pri kotoryh oni proveryayutsya. Tot fakt, chto v fizike
prirodu mozhno opisat' posredstvom prostyh matematicheskih zakonov, uchit nas
tomu, chto my imeem zdes' delo s podlinnymi chertami real'nosti, a vovse ne s
tem, chto my v nekotorom smysle slova izobreli sami. Primerno eto soobrazhenie
imel v vidu |jnshtejn, prinimaya dogmaticheskij realizm v kachestve osnovy
estestvoznaniya. Kvantovaya teoriya sluzhit primerom vozmozhnosti ob®yasnit'
prirodu posredstvom prostyh matematicheskih zakonov, bez etoj osnovy. |ti
zakony daleko ne tak prosty, kak zakony mehaniki N'yutona. Odnako, buduchi
sravnima s gromadnoj slozhnost'yu ob®yasnyaemyh eyu yavlenij (naprimer, linejnye
spektry slozhnyh atomov), matematicheskaya shema kvantovoj teorii vse-taki
otnositel'no prosta. Fakticheski estestvoznanie vozmozhno i bez dogmaticheskogo
realizma kak osnovy.
Metafizicheskij realizm delaet sleduyushchij v sravnenii s dogmaticheskim
realizmom shag, zayavlyaya, chto veshchi "dejstvitel'no sushchestvuyut". Imenno eto
Dekart hotel dokazat' s pomoshch'yu argumenta, chto bog ne mozhet vvesti nas v
zabluzhdenie. Polozhenie, chto veshchi dejstvitel'no sushchestvuyut, otlichaetsya ot
polozhenij dogmaticheskogo realizma tem, chto v nem est' slovo "sushchestvuyut",
imeyushcheesya i v drugom vyskazyvanii: "Cogito, ergo sum". Nesmotrya na eto,
predstavlyaet bol'shie trudnosti popytka sdelat' bol'shij vyvod, chem tot,
kotoryj soderzhitsya v tezise dogmaticheskogo realizma.
|tim podvodyat k obshchej kritike polozhenie "Cogito, ergo sum", kotoroe
Dekart schital nepokolebimoj osnovoj dlya svoej sistemy. Na samom dele
pravil'no, chto eto polozhenie imeet dostovernost' matematicheskogo
dokazatel'stva, esli slova "cogito" i "sum" opredeleny tak, chto vyskazyvanie
logicheski pravil'no. O takom opredelenii Dekart, konechno, ne dumal; on
polagal, chto uzhe izvestno, chto oznachayut "bytie" i "myshlenie". No, po suti,
eto utverzhdenie neposredstvenno ne ochevidno. No esli dazhe predprinyata
popytka utochnit' privedennoe opredelenie, to blagodarya etomu eshche ne reshaetsya
vopros o tom, kak daleko mozhno idti po puti poznaniya s podobnym obrazom
opredelennymi ponyatiyami "myshlenie" i "bytie". V konechnom schete vsegda vstaet
empiricheskij vopros, naskol'ko opravdanno mozhno ispol'zovat' ponyatiya, uzhe
imeyushchiesya v yazyke.
Vskore posle Dekarta stali bolee ochevidnymi trudnosti metafizicheskogo
realizma, i oni yavilis' ishodnym punktom empiricheskoj filosofii: sensualizma
i pozitivizma.
Predstavitelyami rannej empiricheskoj filosofii yavlyayutsya tri
filosofa: Lokk, Berkli i YUm. Lokk v protivoves Dekartu uchit, chto vse
znanie v konechnom schete osnovano na opyte. Pri etom rech' mozhet idti ili o
chuvstvennom opyte, ili ob opyte, opredelyayushchem osobennosti nashego myshleniya.
Znanie, kak govorit Lokk, est' ponimanie sootvetstviya ili nesootvetstviya
mezhdu ideyami. Sleduyushchij shag byl sdelan Berkli: esli fakticheski vse nashe
znanie osnovyvaetsya na vospriyatii, na oshchushchenii, to utverzhdenie, chto veshchi
dejstvitel'no sushchestvuyut, bessmyslenno. Esli vospriyatiya dany, to uzhe nel'zya
provesti nikakogo razlichiya, sushchestvuyut li veshchi ili ne sushchestvuyut. Poetomu
sushchestvovanie i oshchushchenie odno i to zhe. |tot sposob dokazatel'stva byl
doveden zatem do krajnego skepticizma YUmom, kotoryj otrical indukciyu i zakon
prichinnosti i blagodarya etomu prishel k takim vyvodam, chto, esli ih prinyat',
oni razrushat vse osnovy empiricheskogo estestvoznaniya.
Kritika metafizicheskogo realizma, kak ona dana v empiricheskoj
filosofii, po-vidimomu, spravedliva, poskol'ku ona predstavlyaet obshchee
predosterezhenie protiv slishkom naivnogo upotrebleniya slova "sushchestvovanie".
Odnako polozhitel'nye vyvody samoj empiricheskoj filosofii s podobnoj tochki
zreniya mogut byt' podvergnuty kritike. Nashi oshchushcheniya ne yavlyayutsya pervichnymi
soedineniyami cvetov i zvukov. To, chto my vosprinimaem, my vsegda
vosprinimaem uzhe kak "nechto", kak nekuyu veshch', i potomu ves'ma somnitel'no,
chto voobshche mozhno chto-libo ponyat', esli vmesto veshchej v kachestve poslednih
elementov real'nosti prinyat' oshchushcheniya. Lezhashchie zdes' v osnove trudnosti
naibolee chetko byli vyyavleny sovremennym pozitivizmom. |to napravlenie mysli
vyrazhaet kritiku naivnogo upotrebleniya opredelennyh slov, takih, kak "veshch'",
"oshchushchenie", "sushchestvovanie" i t. d., vydvigaya obshchee trebovanie
osnovatel'nogo issledovaniya voprosa o tom, imeet li smysl dannoe
vyskazyvanie ili net. |to trebovanie i vytekayushchie iz nego sledstviya
razrabotany v matematicheskoj logike. Obraz dejstvij tochnogo estestvoznaniya
ponimaetsya kak svyaz' simvolov i nablyudaemyh yavlenij. Simvoly svyazyvayutsya
mezhdu soboj po opredelennym pravilam, kak i v matematike, i takim putem
vyskazyvaniya o yavleniyah mogut byt' vyrazheny posredstvom svyazi mezhdu
simvolami. Svyaz' mezhdu simvolami, ne soglasovannaya s opredelennymi
pravilami, ne tol'ko lozhna, no i voobshche ne imeet nikakogo smysla. Trudnost',
nesomnenno prisushchaya etomu argumentu, sostoit v tom, chto otsutstvuet obshchij
kriterij togo, v kakom sluchae vyskazyvanie dolzhno rassmatrivat'sya kak
imeyushchee ili ne imeyushchee smysl. YAsnoe reshenie etogo voprosa vozmozhno v tom
sluchae, esli vyskazyvanie prinadlezhit k zamknutoj sisteme ponyatij i aksiom;
odnako v razvitii estestvoznaniya eto isklyuchenie iz pravil. V nekotoryh
sluchayah proishodilo tak, chto opredelennoe, kazavsheesya lishennym smysla
vyskazyvanie istoricheski privodilo k bol'shomu progressu; ono otkryvalo
vozmozhnost' novoj svyazi mezhdu ponyatiyami, kotoraya byla by protivorechivoj,
esli by vyskazyvanie imelo smysl. V kachestve primera mozhno privesti odin iz
voprosov kvantovoj teorii: "Po kakoj traektorii
dvizhetsya elektron vokrug atomnogo yadra?" Odnako, pozhaluj,
pozitivistskaya shema myshleniya, razvitaya na baze matematicheskoj logiki, v
celom slishkom ogranichenna dlya opisaniya prirody, v kotorom vse zhe neobhodimo
upotreblyat' slova i ponyatiya, ne vsegda strogo i tochno opredelennye.
Filosofskoe polozhenie, chto vse znanie v konechnom schete osnovyvaetsya na
opyte, v konce koncov imenno v sovremennom pozitivizme vedet k trebovaniyu
logicheskogo analiza kazhdogo vyskazyvaniya o prirode. Takoe trebovanie,
po-vidimomu, opravdanno v klassicheskoj fizike. Odnako s razvitiem kvantovoj
teorii my uznali, chto ono nevypolnimo. Naprimer, slova "koordinata" i
"skorost'" elektrona ran'she kazalis' imeyushchimi smysl kak v otnoshenii ih
znacheniya, tak i v otnoshenii ih vozmozhnoj svyazi; fakticheski v ramkah mehaniki
N'yutona oni i byli yasnymi i tochnymi ponyatiyami. No s tochki zreniya sovremennoj
fiziki oni ne yavlyayutsya takovymi, v chem mozhno ubedit'sya na osnovanii
sootnosheniya neopredelennostej. Mozhno skazat', chto oni imeyut smysl v
otnoshenii mehaniki N'yutona, no ne v otnoshenii k prirode. |to pozvolyaet
skazat', chto nikogda nel'zya znat' s samogo nachala granicy v otnoshenii
primenimosti opredelennyh ponyatij pri rasshirenii nashego znaniya. V
osobennosti etogo nel'zya znat' v tom sluchae, kogda eto znanie vedet v
chrezvychajno dalekuyu oblast' prirody, v kotoruyu my mozhem proniknut' tol'ko s
pomoshch'yu sovremennoj tehniki eksperimenta. Poetomu v etom processe
proniknoveniya my poroyu primenyaem nashi ponyatiya, kotorye ne mogut byt'
logicheski opravdany i v izvestnoj stepeni ne imeyut smysla. Absolyutnoe
vypolnenie trebovaniya strogoj logicheskoj yasnosti, veroyatno, ne imeet mesta
ni v odnoj nauke. Sovremennaya fizika napominaet nam odnu staruyu mudrost': ne
oshibaetsya tot, kto molchit.
Svyaz' dvuh napravlenij mysli, kotorye razvity, s odnoj storony,
Dekartom, s drugoj -- Lokkom i Berkli, byla issledovana v filosofii Kanta,
kotoraya yavilas' nachalom nemeckogo idealizma. Ta chast' ego raboty, kotoraya
vazhna dlya sravneniya s sovremennoj fizikoj, soderzhitsya v "Kritike chistogo
razuma". Kant postavil vopros: osnovyvaetsya li znanie tol'ko na opyte ili
ono proishodit i iz drugih istochnikov? On prishel k zaklyucheniyu, chto nashe
znanie, po krajnej mere chastichno, apriorno i tem samym ne vyvoditsya iz
opyta. Poetomu on delaet razlichie mezhdu empiricheskim znaniem i znaniem
"apriori". Dalee, on razlichaet analiticheskie i sinteticheskie suzhdeniya.
Analiticheskie suzhdeniya sleduyut prosto iz logiki, i otkaz ot nih privel by k
vnutrennim protivorechiyam. Suzhdeniya ne analiticheskie nazyvayutsya
sinteticheskimi.
CHto sluzhit kriteriem apriornosti znaniya? Kant soglasen s empirizmom v
tom, chto vse znanie nachinaetsya s opyta. No on dobavlyaet, chto ono ne vsegda
vyvoditsya iz opyta. Opyt uchit nas, chto opredelennaya veshch' imeet te ili inye
svojstva, no on nichego ne govorit nam o tom, chto nevozmozhno chto-libo drugoe.
Takim obrazom, esli suzhdenie, kak formuliruet Kant, myslitsya odnovremenno
vmeste so svoej
neobhodimost'yu, to est' esli my ne mozhem vyskazat' emu protivopolozhnoe,
to ono dolzhno byt' apriorno. Opyt nikogda ne pridaet nashim suzhdeniyam
vseobshchnost'. Naprimer, predlozhenie "Solnce vshodit kazhdoe utro" oznachaet,
chto my ne znaem na osnovanii proshlogo nikakogo isklyucheniya iz etogo pravila i
potomu verim, chto eto povtoritsya i v budushchem. Odnako mozhno predpolozhit'
isklyuchenie iz etogo pravila. Esli suzhdenie imeet vseobshchij harakter, to est'
esli nel'zya predstavit' sebe isklyuchenie, to ono dolzhno byt' apriornym.
Analiticheskoe suzhdenie vsegda apriorno. Dazhe esli rebenok uchitsya schitat',
igraya malen'kimi sharikami, to emu, chtoby uznat', chto dva i dva -- chetyre, ne
trebuetsya obrashcheniya k opytu. Podobnye rassuzhdeniya -- analiticheskie.
|mpiricheskie suzhdeniya -- sinteticheskie.
Central'nym dlya Kanta yavlyaetsya vopros: "Mogut li byt' sinteticheskie
suzhdeniya apriornymi?" Kant pytalsya eto dokazat', obrashchayas' k primeram, v
kotoryh, kak emu kazalos', vyshenazvannye kriterii vypolnyayutsya. Prostranstvo
i vremya, po Kantu, -- apriornye formy sozercaniya. V sluchae prostranstva on
vydvigal sleduyushchie metafizicheskie argumenty.
Vo-pervyh, prostranstvo ne yavlyaetsya empiricheskim ponyatiem, vytekayushchim
iz vneshnego opyta. Imenno chtoby nekotorye oshchushcheniya otnosilis' k chemu-to vne
menya, dlya etogo uzhe dolzhno lezhat' v osnove predstavlenie o prostranstve.
Vo-vtoryh, prostranstvo -- neobhodimoe predstavlenie apriori, kotoroe
lezhit v osnove vseh vneshnih vospriyatij. Nel'zya predstavit', chtoby ne bylo
prostranstva, hotya i mozhno predstavit', chto v prostranstve nichego net.
V-tret'ih, prostranstvo -- eto ne diskursivnoe, ili, kak govoryat, obshchee
ponyatie otnosheniya veshchej, no chistoe sozercanie. Snachala mozhno predstavit'
tol'ko edinoe prostranstvo, i esli rech' idet o mnogih prostranstvah, to
ponimayut pod etim tol'ko chast' odnogo i togo zhe edinogo prostranstva.
V-chetvertyh, prostranstvo ponimaetsya kak nekotoraya dannaya beskonechnaya
velichina. Nikakoe ponyatie ne ponimaetsya tak, budto ono soderzhit v sebe
beskonechnoe mnozhestvo predstavlenij; Odnako prostranstvo ponimaetsya imenno
tak. Sledovatel'no, pervonachal'noe predstavlenie o prostranstve est'
sozercanie apriori, a ne ponyatie.
|ti argumenty nami obsuzhdat'sya ne budut. Oni privlecheny tol'ko v
kachestve illyustracii togo dokazatel'stva, kotoroe provel Kant, chtoby
pokazat', kak vozmozhny sinteticheskie suzhdeniya apriori.
CHto kasaetsya fiziki, to Kant v kachestve apriornyh kategorij
rassmatrival ne tol'ko prostranstvo i vremya, no i zakon prichinnosti i
ponyatie substancii. Pozdnee on popytalsya takzhe vklyuchit' zakon sohraneniya
materii, ravenstvo dejstviya i protivodejstviya i dazhe zakon tyagoteniya. Ni
odin fizik segodnya ne mozhet sledovat' v etom voprose za Kantom, esli slovo
"apriori" ispol'zuetsya v absolyutnom smysle. V matematike Kant rassmatrival
evklidovu geometriyu kak
apriornuyu. Prezhde chem uchenie Kanta ob apriornosti znaniya sravnivat' s
rezul'tatami sovremennoj fiziki, my dolzhny vspomnit' eshche druguyu chast' ego
proizvedeniya, kotoraya pozdnee budet predmetom nashego rassmotreniya. V
kantovskoj filosofii voznik nepriyatnyj vopros -- sushchestvuyut li dejstvitel'no
veshchi? -- kotoryj v svoe vremya dal povod k razvitiyu empiricheskoj filosofii.
Odnako Kant v etom otnoshenii ne sledoval Berkli i YUmu, hotya s tochki zreniya
logiki eto bylo by vpolne posledovatel'no. On sohranil v svoej filosofii
ponyatie "veshch' v sebe" i svyazal s nim prichinu oshchushcheniya, kotoraya otlichna ot
samogo oshchushcheniya. Takim putem on sohranil svyaz' s realizmom.
Esli sravnit' uchenie Kanta s rezul'tatami sovremennoj fiziki, to na
pervyj vzglyad pokazhetsya, budto central'noe ponyatie ego filosofii --
sinteticheskoe suzhdenie apriori -- polnost'yu razrusheno estestvennonauchnymi
otkrytiyami nashego stoletiya. Teoriya otnositel'nosti izmenila nashi
predstavleniya o prostranstve i vremeni, ona vyyavila novye cherty prostranstva
i vremeni, kotorye nel'zya bylo uvidet' v kantovskih apriornyh formah chistogo
sozercaniya. Zakon prichinnosti v kvantovoj teorii ne primenyaetsya ili, vo
vsyakom sluchae, primenyaetsya ne takim obrazom, kak v klassicheskoj fizike, a
zakon sohraneniya materii dlya elementarnyh chastic voobshche neveren.
Estestvenno, Kant ne mog predvidet' eti otkrytiya. No tak kak on byl ubezhden,
chto ego predstavleniya dolzhny obrazovat' osnovu dlya vsyakoj metafiziki
budushchego, to interesno vyyasnit', gde okazalis' lozhnymi ego argumenty.
V kachestve primera razberem zakon prichinnosti. Kant govorit: kogda my
uznaem, chto chto-to proizoshlo, to pri etom vsegda predpolagaem, chto nechto
predshestvovalo etomu, proishodya po opredelennomu pravilu. |to, po
utverzhdeniyu Kanta, yavlyaetsya osnovoj vsyakogo estestvoznaniya. Pri etom
nevazhno, vsegda li nam udaetsya najti predshestvuyushchee sobytie, iz kotorogo
drugoe sobytie neobhodimo sleduet. Fakticheski my ego mozhem ukazat' vo mnogih
sluchayah. No dazhe esli eto nevozmozhno, to nikomu ne zapreshchaetsya vyyasnit', chto
yavlyaetsya etim predshestvuyushchim sobytiem, i iskat' ego. Takim obrazom, zakon
prichinnosti prosto svoditsya k metodu nauchnogo issledovaniya. Imenno eto
uslovie delaet nauku vozmozhnoj. Tak kak fakticheski my etot metod primenyaem,
to zakon prichinnosti aprioren i ne vyvoditsya iz opyta.
Verno li eto v atomnoj fizike? Naprimer, atom radiya izluchaet
al'fa-chasticy. Vremya izlucheniya nel'zya predskazat'. Ishodya iz opytnyh dannyh,
fiziki mogut tol'ko ukazat', chto v srednem izluchenie imeet mesto
priblizitel'no raz v 2 tysyachi let. Esli izluchenie chastic nablyudaetsya, to
fiziki fakticheski uzhe ne sprashivayut o predshestvuyushchem processe, iz kotorogo
neizbezhno dolzhno sledovat' izluchenie. Logicheski rassuzhdaya, po-vidimomu,
mozhno najti takoe predshestvuyushchee sobytie, tol'ko ne nuzhno padat' duhom, esli
ono eshche ne najdeno. No pochemu posle Kanta nauchnyj metod izmenilsya v etom
osnovopolagayushchem voprose? Mozhno dat' dva otveta. Pervyj: blagoda-
rya eksperimentu my prihodim k ubezhdeniyu, chto zakony kvantovoj teorii
pravil'ny; i esli my priznaem etu pravil'nost', to, sledovatel'no, dolzhny
schitat', chto net nikakogo predshestvuyushchego sobytiya, iz kotorogo s
neobhodimost'yu dolzhno v opredelennoe vremya posledovat' izluchenie. Drugoj
vozmozhnyj otvet: my znaem predshestvuyushchee sobytie, no znaem ego ne tochno. My,
konechno, znaem sily v atomnyh yadrah, otvetstvennye za al'fa-raspad, no eto
znanie soderzhit neopredelennost', kotoraya obuslovlena vzaimodejstviem
atomnogo yadra s ostal'nym mirom. Esli my hotim znat' prichinu, pochemu
al'fa-chasticy izluchayutsya imenno v etot moment, to, po-vidimomu, dolzhny dlya
etogo znat' mikroskopicheskoe sostoyanie vsego mira, k kotoromu my i sami
prinadlezhim, a eto, ochevidno, nevozmozhno. Poetomu kantovskij argument v
zashchitu apriornogo haraktera zakona prichinnosti uzhe ne dejstvuet.
Podobnoe rassuzhdenie mozhno, pozhaluj, privesti i v otnoshenii apriornogo
haraktera form sozercaniya: prostranstva i vremeni. Rezul'tat byl by tot zhe
samyj. Apriornye predstavleniya, kotorye Kant prinimal za neosporimuyu istinu,
v svoej pervonachal'noj forme uzhe ne soderzhatsya v nauchnoj sisteme sovremennoj
fiziki.
Nesmotrya na eto, oni v neskol'ko inom otnoshenii sostavlyayut sushchestvennuyu
chast' etoj sistemy. Pri raz®yasnenii kopengagenskoj interpretacii kvantovoj
teorii uzhe podcherkivalos', chto my vynuzhdeny ispol'zovat' klassicheskie
ponyatiya dlya togo, chtoby imet' vozmozhnost' opisyvat' eksperimental'noe
ustrojstvo ili voobshche chtoby govorit' o chasti mira, kotoraya ne prinadlezhit k
sfere nashego opyta. Primenenie etih klassicheskih ponyatij, takih, kak
prostranstvo, vremya i zakon prichinnosti, fakticheski yavlyaetsya predposylkoj
dlya nablyudeniya atomnyh sobytij, i v etom smysle ih mozhno schitat' apriornymi.
CHto Kant ne predpolagal, tak eto vozmozhnost', chto eti apriornye ponyatiya,
yavlyayushchiesya predposylkoj dlya nauki, v to zhe vremya imeyut ogranichennuyu oblast'
primeneniya. Kogda my provodim eksperiment, to neobhodimo predpolozhit'
prichinnuyu cep' sobytij, idushchuyu ot atomnogo sobytiya cherez nashi pribory v
konce koncov k glazu nablyudatelya. Esli zhe sushchestvovanie etoj prichinnoj cepi
ne budet predpolagat'sya, to nichego nel'zya budet uznat' ob atomnom sobytii.
No pri etom my ne vprave zabyvat', chto klassicheskaya fizika i zakon
prichinnosti obladayut ogranichennoj oblast'yu primeneniya. |to yavlyaetsya
osnovopolagayushchim paradoksom kvantovoj teorii, kotoryj ne mog byt' predviden
Kantom. Sovremennaya fizika prevratila kantovskoe polozhenie o vozmozhnosti
sinteticheskih suzhdenij apriori iz metafizicheskogo v prakticheskoe polozhenie.
Blagodarya etomu sinteticheskie suzhdeniya apriori soderzhat harakter
otnositel'noj istiny. Esli kantovskij apriorizm imenno tak interpretirovat',
to ne budet nikakogo osnovaniya rassmatrivat' oshchushcheniya kak veshch', a ne kak
dannoe. V novoj fizike, kak i v fizike klassicheskoj, o sobytiyah, kotorye ne
nablyudayutsya, mozhno govorit' tak zhe, kak i o sobytiyah nablyudaemyh. Poetomu
prakticheskij re-
alizm v nastoyashchee vremya yavlyaetsya estestvennoj sostavnoj chast'yu novoj
interpretacii. V otnoshenii "veshchej v sebe" Kant govoril, chto na osnovanii
opyta my ne mozhem sdelat' zaklyuchenie ob ih prirode. |to utverzhdenie, kak
zametil Vejczekker, imeet formal'nuyu analogiyu v tom fakte, chto, nesmotrya na
primenenie klassicheskih ponyatij vo vseh eksperimentah, vozmozhno
neklassicheskoe povedenie atomnyh ob®ektov. Dlya fizika "veshch' v sebe",
poskol'ku on primenyaet eto ponyatie, v konechnom schete est' matematicheskaya
struktura. Odnako v protivopolozhnost' Kantu eta struktura kosvenno vyvoditsya
iz opyta. Pri takom izmenennom ponimanii kantovskij apriorizm kosvenno
postol'ku svyazan s opytom, poskol'ku on obrazovan v processe razvitiya
chelovecheskogo myshleniya v dalekom proshlom. Sleduya etomu argumentu, biolog
Lorenc odnazhdy sravnil apriornye ponyatiya so sposobami povedeniya, kotorye u
zhivotnyh nazyvayutsya vrozhdennoj shemoj. Fakticheski ves'ma veroyatno, chto dlya
nekotoryh primitivnyh organizmov prostranstvo i vremya otlichayutsya ot togo,
chto Kant nazval prostranstvom i vremenem kak chistymi formami sozercaniya. |ti
formy sozercaniya, po-vidimomu, prinadlezhat chelovecheskomu rodu, no vovse ne
prinadlezhat miru nezavisimo ot cheloveka. Odnako my vstupim v slishkom
somnitel'nuyu diskussiyu, esli budem sledovat' etomu biologicheskomu ponimaniyu
slova "apriori". |to ponimanie privedeno zdes' lish' v kachestve primera togo,
kak mozhno v kantovskom apriorizme istolkovat' ponyatie "otnositel'naya
istina".
Sovremennaya fizika ispol'zovalas' zdes' kak illyustraciya -- ili, luchshe
skazat', kak model' -- s cel'yu proverit' rezul'taty nekotoryh vazhnyh
filosofskih sistem proshlogo, kotorye poluchili, estestvenno, ochen' shirokoe
rasprostranenie. Vyvody, k kotorym mozhno prijti v rezul'tate obsuzhdeniya
filosofskih sistem ot Dekarta do Kanta, mozhno sformulirovat' sleduyushchim
obrazom.
Znacheniya vseh ponyatij i slov, obrazuyushchiesya posredstvom vzaimodejstviya
mezhdu mirom i nami samimi, ne mogut byt' tochno opredeleny. A eto znachit, chto
my ne znaem tochno, v kakoj stepeni oni mogut nam pomoch' v poznanii mira.
Inogda my znaem, chto oni primenyayutsya v nekotoryh ochen' shirokih oblastyah
vnutrennego ili vneshnego opyta, no my nikogda tochno ne znaem, gde lezhat
granicy ih primenimosti. |to imeet mesto dazhe v otnoshenii prostejshih i
naibolee obshchih ponyatij, kak sushchestvovanie ili prostranstvo i vremya. Poetomu
putem tol'ko racional'nogo myshleniya nikogda nel'zya prijti k absolyutnoj
istine.
Konechno, ponyatiya, prinimaya vo vnimanie ih vzaimosvyaz', mogut byt'
strogo opredeleny. Fakticheski eto proishodit v tom sluchae, esli ponyatiya
stanovyatsya chast'yu sistemy aksiom i opredelenij, kotorye neprotivorechivo
ustanavlivayutsya matematicheski. Takaya gruppa svyazannyh drug s drugom ponyatij
mozhet byt' primenena v shirokoj oblasti opyta i mozhet pomoch' nam najti put' k
poznaniyu v etoj oblasti. Odnako granicy ih primenimosti izvestny vse zhe ne
tochno ili ne polnost'yu.
Dazhe esli soznavat', chto znachenie ponyatij nikogda ne mozhet byt'
ustanovleno s absolyutnoj tochnost'yu, vse zhe nado imet' v vidu, chto nekotorye
ponyatiya sostavlyayut sushchestvennuyu chast' nashego estestvennonauchnogo metoda, tak
kak oni, po krajnej mere v nastoyashchee vremya, obrazuyut konechnyj rezul'tat
predshestvuyushchego razvitiya chelovecheskogo myshleniya. Vozmozhno, oni unasledovany
nami ot nashih predkov, no, kak by to ni bylo, oni sluzhat neobhodimym
instrumentom v nashe vremya dlya vsyakoj nauchnoj raboty. V etom smysle
prakticheski ih mozhno schitat' apriornymi, no, byt' mozhet, v budushchem budet
obnaruzheno dal'nejshee ogranichenie ih primeneniya.
VI. SOOTNOSHENIE KVANTOVOJ TEORII I DRUGIH OBLASTEJ SOVREMENNOGO
ESTESTVOZNANIYA
Uzhe neodnokratno ukazyvalos' na to, chto inogda estestvennonauchnye
ponyatiya mogut byt' opredeleny v otnoshenii ih svyazej sovershenno ischerpyvayushche.
|ta vozmozhnost' chetko vyyavilas' vpervye v n'yutonovskih "Nachalah", i imenno
po etoj prichine trud N'yutona okazal ogromnoe vliyanie na vse razvitie
estestvoznaniya v posleduyushchie stoletiya. N'yuton nachinaet svoe izlozhenie s
neskol'kih opredelenij i aksiom, svyazannyh drug s drugom takim obrazom, chto
voznikaet nechto, chto mozhno nazvat' "zamknutoj sistemoj". Kazhdomu ponyatiyu
mozhet byt' pridan matematicheskij simvol, i zatem svyazi mezhdu razlichnymi
ponyatiyami izobrazhayutsya v vide matematicheskih uravnenij, kotorye mogut byt'
zapisany s pomoshch'yu etih simvolov. Matematicheskoe otobrazhenie sistemy
obespechivaet nevozmozhnost' vozniknoveniya protivorechij vnutri sistemy. Takim
obrazom, vozmozhnye dvizheniya tel pod dejstviem sil predstavlyayutsya v konce
koncov v vide vozmozhnyh reshenij matematicheskogo uravneniya ili sistemy
uravnenij. Sistema opredelenij i aksiom, mogushchaya byt' zapisannoj v vide
nekotorogo chisla uravnenij, rassmatrivaetsya v takom sluchae kak opisanie
neizmennoj struktury prirody, kotoraya ne mozhet zaviset' ni ot konkretnogo
mesta protekaniya processa, ni ot konkretnogo vremeni i, sledovatel'no, imeet
silu, tak skazat', voobshche nezavisimo ot prostranstva i vremeni.
Svyaz' razlichnyh ponyatij sistemy mezhdu soboj nastol'ko tesna, chto
nevozmozhno izmenit' ni odno iz etih ponyatij, ne razrushiv odnovremenno vsyu
sistemu.
Na etom osnovanii sistema N'yutona dolgoe vremya rassmatrivalas' kak
okonchatel'naya. Nauka schitala, chto v dal'nejshem ee zadachej yavlyaetsya tol'ko
primenenie n'yutonovskoj mehaniki ko vse bolee shirokim oblastyam opyta. I
fakticheski fizika pochti v techenie dvuh stoletij razvivalas' tol'ko v etom
napravlenii.
Ot teorii dvizheniya material'noj tochki mozhno perejti k mehanike tverdogo
tela, k vrashchatel'nomu dvizheniyu, mozhno perejti takzhe k rassmotreniyu
nepreryvnogo dvizheniya zhidkostej ili kolebatel'nyh dvizhenij uprugih tel. Vse
eti razdely mehaniki byli razrabotany postepenno, po mere razvitiya
matematiki, osobenno differencial'nogo ischisleniya, i rezul'taty provereny v
eksperimentah. Akustika i gidrodinamika stali razdelami mehaniki.
Drugoj naukoj, k kotoroj s uspehom mozhno bylo primenit' n'yutonovskuyu
mehaniku, byla astronomiya. Usovershenstvovanie matematicheskih metodov velo ko
vse bolee tochnomu opredeleniyu dvizhenij planet i ih vzaimnyh vozmushchenij.
Posle otkrytiya novyh yavlenij v oblasti elektrichestva i magnetizma
elektricheskie i magnitnye sily byli upodobleny silam tyagoteniya, i ih vliyanie
na dvizhenie tela snova mozhno bylo uchest' s pomoshch'yu aksiom n'yutonovskoj
mehaniki. Nakonec, v XIX stoletii dazhe teoriya teploty byla svedena k
mehanike -- blagodarya predpolozheniyu o tom, chto teplota v dejstvitel'nosti
predstavlyaet soboj slozhnoe statisticheskoe dvizhenie mel'chajshih chastic
veshchestva. Soedinyaya s ponyatiyami n'yutonovskoj mehaniki ponyatiya matematicheskoj
teorii veroyatnostej, Klauziusu, Gibbsu i Bol'cmanu udalos' pokazat', chto
osnovnye zakony ucheniya o teplote mogut byt' istolkovany kak statisticheskie
zakony, poluchayushchiesya iz n'yutonovskoj mehaniki pri ee primenenii k ochen'
slozhnym mehanicheskim sistemam.
Itak, do etogo momenta zadachi, postavlennye n'yutonovskoj mehanikoj,
posledovatel'no vypolnyalis', i eto sdelalo vozmozhnym ponimanie ochen' shirokoj
oblasti opyta. Pervaya trudnost' voznikla pri rassmotrenii v rabotah Faradeya
i Maksvella elektromagnitnogo polya. V mehanike N'yutona sila tyagoteniya
schitalas' chem-to zadannym, a ne predmetom dal'nejshih teoreticheskih
issledovanij. Odnako v rabotah Faradeya i Maksvella silovoe pole samo stalo
ob®ektom issledovaniya. Fiziki reshili uznat', kak eto pole, "silovoe pole",
izmenyaetsya kak funkciya prostranstvennyh koordinat i vremeni. Poetomu oni
predprinyali popytku najti uravnenie dvizheniya dlya polya, a ne elementarnye
zakony dvizheniya dlya tel, na kotorye pole dejstvuet. |to vozvrashchalo k
predstavleniyam, rasprostranennym v epohu, predshestvuyushchuyu sozdaniyu
n'yutonovskoj mehaniki. Dejstvie, kak kazalos', mozhet peredavat'sya ot odnogo
tela k drugomu tol'ko togda, kogda oba tela kasayutsya drug druga, naprimer
pri udare ili posredstvom treniya. N'yuton, naprotiv, predpolozhiv
sushchestvovanie sily, dejstvuyushchej na bol'shih rasstoyaniyah, a imenno sily
tyagoteniya, vvel v fiziku novyj i ochen' primechatel'nyj sposob peredachi
dejstviya sil. Teper' v teorii silovyh polej mozhno bylo v opredelennom smysle
vozvratit'sya k bolee starym predstavleniyam o tom, chto dejstvie vsegda
peredaetsya tol'ko ot tochki k sosednej tochke, i v matematicheskom plane eto
trebovalo by opisaniya povedeniya polej differencial'nymi uravneniyami. |to
okazalos' dejstvitel'no vozmozhnym, i poetomu opisanie elektromagnitnogo
polya, dannoe Maksvellom s pomoshch'yu izvestnyh uravnenij, schitalos'
udovletvoritel'nym resheniem problemy sil ili silovyh polej. Odnako v etom
punkte programma, predpisannaya v svoe vremya n'yutonovskoj mehanikoj, byla
fakticheski vidoizmenena. Aksiomy i opredeleniya N'yutona otnosilis' k telam i
ih dvizheniyu. V teorii zhe Maksvella silovye polya priobreli tu zhe samuyu
stepen' real'nosti, chto i tela v n'yutonovskoj teorii.
Novoe ponimanie bylo prinyato, estestvenno, ne srazu i ne bez
vozrazhenij. CHtoby kak-to izbezhat' podobnyh izmenenij v nashih predstavleniyah
o real'nosti, elektromagnitnye polya pytalis' sopostavit' s polyami uprugih
deformacij i natyazhenij i, sledovatel'no, svetovye volny teorii Maksvella --
so zvukovymi volnami v uprugih telah. Poetomu mnogie fiziki polagali, chto na
samom dele uravneniya Maksvella otnosyatsya k deformaciyam uprugoj sredy,
kotoruyu oni nazyvali efirom. |to nazvanie bylo dano, tol'ko chtoby
podcherknut', chto sreda yavlyaetsya nastol'ko legkoj i razryazhennoj, chto ona
pronikaet vnutr' drugih veshchestv i ne mozhet byt' ni vidima, ni oshchutima. Takoe
ob®yasnenie bylo, konechno, ne ochen' udovletvoritel'nym, poskol'ku pri dannom
sposobe rassuzhdenij nel'zya bylo usmotret', pochemu v svete net prodol'nyh
kolebanij.
Nakonec, teoriya otnositel'nosti, o kotoroj rech' budet idti v sleduyushchej
glave, pokazala sovershenno ubeditel'no, chto ot ponyatiya efira kak substancii,
k kotoroj otnosyatsya uravneniya Maksvella, sleduet otkazat'sya. Argumenty,
dokazyvayushchie etot vyvod, zdes' ne mogut byt' izlozheny podrobno. Rezul'tatom
yavilas', vo vsyakom sluchae, neobhodimost' rassmatrivat' polya kak nezavisimuyu
real'nost'.
Dal'nejshim i eshche bolee trevozhnym vyvodom special'noj teorii
otnositel'nosti yavilos' otkrytie novyh svojstv prostranstva i vremeni, ili,
bolee pravil'no, svyazej prostranstva i vremeni mezhdu soboj, svyazej, kotorye
do togo ne byli izvestny i, sledovatel'no, ne imeli mesta v mehanike
N'yutona.
Pod vpechatleniem etoj sovershenno novoj situacii mnogie fiziki prishli k
prezhdevremennomu zaklyucheniyu, budto by n'yutonovskaya mehanika v nastoyashchee
vremya okonchatel'no oprovergnuta. Pervichnoj real'nost'yu yavlyaetsya yakoby pole,
a ne tela, i struktura prostranstva i vremeni pravil'no opisyvaetsya
formulami Lorenca i |jnshtejna, a ne aksiomami N'yutona. N'yutonovskaya mehanika
spravedliva razve tol'ko kak horoshee vo mnogih sluchayah priblizhenie, kotoroe,
odnako, teper' dolzhno byt' uluchsheno, chtoby ustupit' mesto bolee strogomu i
bolee tochnomu opisaniyu prirody.
No takoe utverzhdenie s obshchej tochki zreniya, nakonec-to dostignutoj v
kvantovoj teorii, nado rassmatrivat' kak sovershenno neudovletvoritel'noe
izobrazhenie dejstvitel'nogo polozheniya veshchej. Ibo, vo-pervyh, eto utverzhdenie
upuskaet iz vidu to obstoyatel'stvo, chto bol'shinstvo eksperimentov po
izmereniyu polej osnovyvaetsya na primenenii n'yutonovskoj mehaniki, i,
vo-vtoryh, mehanika N'yutona, sobstvenno govorya, ne mozhet byt' uluchshena, ona
mozhet byt' tol'ko zamenena chem-to ot nee sushchestvenno otlichnym.
Razvitie kvantovoj teorii pokazalo, chto bolee pravil'no polozhenie mozhno
opisat' sleduyushchimi slovami. Vsyudu, gde ponyatiya mehaniki N'yutona mogut byt'
primeneny dlya opisaniya processov prirody, zakony, sformulirovannye N'yutonom,
takzhe yavlyayutsya spravedlivymi i ne mogut byt' uluchsheny. |lektromagnitnye zhe
yavleniya
ne mogut byt' dolzhnym obrazom opisany s pomoshch'yu ponyatij n'yutonovskoj
mehaniki. Poetomu eksperimenty nad elektromagnitnymi polyami i svetovymi
volnami sovmestno s ih teoreticheskim analizom, provedennym Maksvellom,
Lorencom i |jnshtejnom, priveli k novoj zamknutoj sisteme opredelenij, aksiom
i ponyatij, kotoruyu mozhno predstavit' s pomoshch'yu matematicheskih simvolov, k
sisteme, takoj zhe neprotivorechivoj i zamknutoj, chto i sistema n'yutonovskoj
mehaniki (hotya i sushchestvenno otlichayushchejsya ot sistemy N'yutona).
Otsyuda sledovalo, chto dazhe te ozhidaniya, kotorye so vremeni N'yutona
soprovozhdali trud uchenogo, nyne dolzhny byt' izmeneny. Progress nauki,
ochevidno, ne mog byt' vse vremya svyazan s tem, chto dlya ob®yasneniya novyh
yavlenij primenyalis' tol'ko izvestnye zakony prirody. V nekotoryh sluchayah
nablyudaemye novye yavleniya mogut byt' ponyaty tol'ko s pomoshch'yu novyh ponyatij,
kotorye takim zhe obrazom sootvetstvuyut novym nablyudaemym faktam, kak v svoe
vremya n'yutonovskie ponyatiya sootvetstvovali mehanicheskim processam. Novye
ponyatiya snova mogut byt' svyazany v zamknutuyu sistemu i vyrazheny s pomoshch'yu
matematicheskih simvolov. No esli progress fiziki ili, shire, estestvoznaniya
idet v etom napravlenii, to voznikaet vopros: kakovo sootnoshenie mezhdu
razlichnymi sistemami ponyatij? Esli, naprimer, odni i te zhe ponyatiya i slova
imeyutsya v dvuh razlichnyh sistemah i opredelyayutsya v nih v otnoshenii svoih
vzaimnyh svyazej po-raznomu, to v kakom smysle mozhno govorit', chto eti
ponyatiya otobrazhayut real'nost'?
|ta problema voznikla uzhe v to vremya, kogda sozdavalas' teoriya
otnositel'nosti. Ponyatiya prostranstva i vremeni neobhodimy kak mehanike
N'yutona, tak i teorii otnositel'nosti. No v mehanike N'yutona prostranstvo i
vremya nezavisimy drug ot druga. V teorii otnositel'nosti oni svyazany drug s
drugom preobrazovaniyami Lorenca. V etom chastnom sluchae mozhno, pravda,
pokazat', chto utverzhdeniya teorii otnositel'nosti v predel'nom sluchae, kogda
vse skorosti tel sistemy ochen' maly po sravneniyu so skorost'yu sveta,
perehodyat v utverzhdeniya n'yutonovskoj mehaniki. Otsyuda mozhno zaklyuchit', chto
ponyatiya n'yutonovskoj mehaniki ne mogut primenyat'sya k processam, pri kotoryh
imeyut mesto mehanicheskie skorosti, sravnimye so skorost'yu sveta. Takim
obrazom, bylo v konce koncov najdeno sushchestvennoe ogranichenie primenimosti
ponyatij n'yutonovskoj mehaniki, kotoroe nel'zya usmotret' v samoj etoj
zamknutoj sisteme ponyatij ili posredstvom nablyudenij tol'ko nad
mehanicheskimi sistemami.
Poetomu sootnoshenie dvuh razlichnyh zamknutyh sistem ponyatij vsegda
trebuet ochen' tshchatel'nogo issledovaniya. Prezhde chem pristupit' k obshchemu
obsuzhdeniyu struktury takih zamknutyh i vzaimosvyazannyh sistem ponyatij i ih
vozmozhnyh sootnoshenij, neobhodimo hotya by kratko perechislit' te sistemy
ponyatij, kotorye opredeleny i razrabotany v fizike k nastoyashchemu vremeni. V
nashi dni mozhno razlichat' chetyre bol'shie sistemy, uzhe nashedshie svoyu
okonchatel'nuyu formu.
Pervaya sistema -- mehanika N'yutona -- uzhe obsuzhdalas'. Ona prigodna dlya
opisaniya vseh mehanicheskih processov, dvizheniya zhidkostej i uprugih kolebanij
tel. Ona vklyuchaet akustiku, statiku, aerodinamiku i gidrodinamiku.
Astronomiya, v toj stepeni, v kakoj ona imeet delo s dvizheniyami nebesnyh
svetil, takzhe prinadlezhit k etoj sisteme.
Vtoraya zamknutaya v sebe sistema sformirovalas' v XIX stoletii v svyazi s
teoriej teploty. Hotya v konechnom schete teoriyu teploty udalos' blagodarya
sozdaniyu tak nazyvaemoj statisticheskoj mehaniki svyazat' s mehanikoj, etu
sistemu bylo by luchshe vse zhe ne rassmatrivat' kak chast' mehaniki. Ibo po
krajnej mere v fenomenologicheskoj teorii teploty ispol'zuetsya ryad ponyatij,
ne imeyushchih analoga v drugih razdelah fiziki, a imenno ponyatiya teploty,
udel'noj teploty, entropii, svobodnoj energii i t. d. Esli ot etogo
fenomenologicheskogo opisaniya perehodyat k statisticheskomu, rassmatrivaya
teplotu kak energiyu, statisticheski raspredelennuyu po mnogim stepenyam svobody
sistemy, obuslovlennym atomarnym stroeniem veshchestva, teoriya teploty
okazyvaetsya togda svyazannoj s mehanikoj ne bolee, chem s elektrodinamikoj ili
kakimi-nibud' drugimi razdelami fiziki. Central'nym ponyatiem takogo
statisticheskogo tolkovaniya ucheniya o teplote yavlyaetsya ponyatie veroyatnosti,
tesno svyazannoe s ponyatiem entropii v fenomenologicheskoj teorii. Naryadu s
nim reshayushchuyu rol' v statisticheskoj teorii teploty igraet takzhe ponyatie
energii. No vsyakaya zamknutaya v sebe i neprotivorechivaya sistema opredelenij i
aksiom v fizike obyazatel'no dolzhna soderzhat' takzhe ponyatiya energii,
kolichestva dvizheniya, vrashchatel'nogo momenta, a takzhe trebovaniya, chto eti
velichiny pri opredelennyh vneshnih usloviyah dolzhny sohranyat'sya. Poslednee
imeet mesto, kak pokazyvaet bolee tochnoe issledovanie, tol'ko togda, kogda
zamknutaya sistema dolzhna opisyvat' cherty prirody, otnosyashchiesya ko vsem
momentam vremeni i polozheniyam, drugimi slovami -- cherty, ne zavisyashchie ot
koordinat i vremeni, ili, kak vyrazhayutsya matematiki, invariantnye
otnositel'no opredelennyh sdvigov v prostranstve i vo vremeni, otnositel'no
vrashchenij v prostranstve ili preobrazovanij Galileya ili Lorenca. Tem samym
teoriya teploty mozhet byt' svyazana s kakoj ugodno iz drugih zamknutyh sistem
ponyatij v fizike.
Tret'ya zamknutaya sistema ponyatij i aksiom vyvedena iz elektricheskih i
magnitnyh yavlenij, poluchiv svoyu okonchatel'nuyu formu v pervom desyatiletii XX
veka v rabotah Lorenca, |jnshtejna i Minkovskogo. Ona ohvatyvaet
elektrodinamiku, special'nuyu teoriyu otnositel'nosti, optiku, magnetizm, i v
nee mozhno vklyuchit' dazhe debrojlevskuyu teoriyu voln materii, i pri etom -- dlya
vseh elementarnyh chastic razlichnyh vidov. Pravda, volnovaya mehanika
SHredingera k etoj sisteme ne prinadlezhit.
Nakonec, chetvertaya zamknutaya sistema -- kvantovaya teoriya, v tom ee
vide, kak ona opisana v pervyh dvuh glavah etoj knigi. Ee central'nym
ponyatiem yavlyaetsya funkciya veroyatnosti, ili, esli ispol'zovat' bolee strogij
matematicheskij yazyk, "statisticheskaya matri-
ca". |ta sistema ohvatyvaet kvantovuyu i volnovuyu mehaniku, teoriyu
atomnyh spektrov, himiyu i teoriyu drugih svojstv materii, kak, naprimer,
provodimosti, ferromagnetizma i t. d.
Sootnosheniya mezhdu etimi chetyr'mya zamknutymi sistemami ponyatij mozhno,
pozhaluj, obrisovat' sleduyushchim obrazom. Pervaya sistema soderzhitsya v tret'ej
kak predel'nyj sluchaj, kogda skorost' sveta mozhno schitat' beskonechnoj; ona
soderzhitsya takzhe v chetvertoj kak predel'nyj sluchaj, kogda plankovskij kvant
dejstviya mozhno schitat' beskonechno malym. Pervaya i otchasti tret'ya sistemy
neobhodimy dlya chetvertoj kak apriornoe osnovanie dlya opisaniya eksperimentov.
Vtoraya sistema mozhet byt' bez truda svyazana s kazhdoj iz treh drugih i
osobenno vazhna v soedinenii s chetvertoj. Nezavisimost' sushchestvovaniya tret'ej
i chetvertoj sistem navodit na mysl' o sushchestvovanii pyatoj zamknutoj sistemy
ponyatij, v kotoroj pervaya, tret'ya i chetvertaya soderzhatsya kak predel'nye
sluchai. |ta pyataya sistema kogda-nibud' budet najdena v svyazi s teoriej
elementarnyh chastic.
Pri etom perechislenii zamknutyh sistem ponyatij my ostavili v storone
obshchuyu teoriyu otnositel'nosti, tak kak eta sistema ponyatij eshche ne nashla,
pozhaluj, svoej okonchatel'noj formy, no sleduet otmetit', chto ona opredelenno
otlichaetsya ot chetyreh drugih sistem.
Posle etogo kratkogo obzora vernemsya k bolee obshchemu voprosu o tom, chto
imenno sleduet rassmatrivat' v kachestve osnovaniya takih zamknutyh sistem
aksiom i opredelenij. Vazhnejshaya cherta sostoit, pozhaluj, v tom, chto mozhno
najti neprotivorechivoe matematicheskoe predstavlenie sistemy. Takoe
predstavlenie garantiruet, chto sama sistema ne soderzhit nikakih vnutrennih
protivorechij. Dalee, sistema dolzhna byt' prigodnoj dlya opisaniya shirokoj
oblasti opyta. Mnogoobraziyu yavlenij v rassmatrivaemoj oblasti dolzhno
sootvetstvovat' mnogoobrazie reshenij, dopuskaemyh uravneniyami matematicheskoj
shemy. Granicy etoj oblasti opyta ne mogut byt', voobshche govorya, vyvedeny iz
ponyatij. Ponyatiya ne opredeleny strogo v otnoshenii ih sootneseniya s prirodoj
-- v protivopolozhnost' ih strogomu opredeleniyu v otnoshenii ih vozmozhnyh
vzaimnyh svyazej. Granicy primenimosti ponyatij dolzhny, sledovatel'no,
nahodit'sya empiricheski, to est' prosto iz togo fakta, chto eti ponyatiya
nachinaya s opredelennyh momentov bolee ne dostatochny dlya polnogo opisaniya
nablyudaemyh yavlenij.
Posle etogo kratkogo analiza struktury sovremennoj fiziki sleduet
obsudit' sootnoshenie mezhdu fizikoj i drugimi vetvyami estestvoznaniya.
Blizhajshaya sosedka fiziki -- himiya. Fakticheski obe eti nauki slilis'
blagodarya kvantovoj teorii v nechto sovershenno edinoe. No sto let nazad oni
eshche daleko otstoyali drug ot druga, ih metody issledovaniya byli sovershenno
razlichny, i ponyatiya himii v to vremya eshche ne imeli nikakih analogichnyh im
ponyatij v fizike. Takie ponyatiya, kak valentnost', aktivnost', rastvorimost'
ili letuchest', imeli skoree kachestvennyj harakter, i himiya v to vremya vryad
li yavlyalas' tochnoj naukoj. Kak tol'ko v seredine proshlogo
stoletiya byla razvita teoriya teploty, ee nachali primenyat' k himicheskim
processam, i s etogo vremeni nauchnye raboty v etoj oblasti opredelyalis'
nadezhdoj, chto v odin prekrasnyj den' zakonomernosti himii mozhno budet svesti
k mehanike atoma. No neobhodimo podcherknut', chto v ramkah n'yutonovskoj
mehaniki eto okazalos' nevozmozhnym. CHtoby dat' kolichestvennoe opisanie
himicheskih zakonomernostej, neobhodimo sformulirovat' znachitel'no bolee
glubokuyu sistemu ponyatij atomnoj fiziki. |to udalos' v konce koncov sdelat'
v kvantovoj teorii, korni kotoroj, takim obrazom, lezhat v himii v takoj zhe
stepeni, kak i v atomnoj fizike. Dalee bylo legko osoznat', chto himicheskie
zakonomernosti ne mogut byt' svedeny prosto k n'yutonovskoj mehanike atomnyh
chastic, tak kak himicheskie elementy obnaruzhivayut v svoem povedenii stepen'
ustojchivosti, sovershenno ne svojstvennuyu mehanicheskim sistemam. No tol'ko v
borovskoj teorii atoma 1913 goda eta tochka zreniya byla vyskazana sovershenno
otchetlivo. V kachestve konechnogo rezul'tata mozhno, naprimer, ustanovit', chto
himicheskie ponyatiya v opredelennom smysle yavlyayutsya dopolnitel'nymi po
otnosheniyu k mehanicheskim ponyatiyam. Esli my znaem, chto atom nahoditsya v
"nizshem energeticheskom sostoyanii", opredelyayushchem ego himicheskoe povedenie, to
my ne mozhem govorit' v to zhe samoe vremya o dvizhenii elektronov v etom atome.
Sovremennoe sootnoshenie mezhdu biologiej, s odnoj storony, i fizikoj i
himiej -- s drugoj, imeet, vozmozhno, opredelennoe shodstvo s sootnosheniem
mezhdu himiej i fizikoj, imevshimsya sto let nazad. Metody biologii ves'ma
otlichayutsya ot metodov fiziki i himii, a tipichno biologicheskie ponyatiya imeyut
skoree kachestvennyj harakter, chem harakter ponyatij tochnyh estestvennyh nauk.
Takie ponyatiya, kak zhizn', organ, kletka, funkcii organa, oshchushchenie, ne imeyut
podobnyh sebe v fizike ili himii. S drugoj storony, sushchestvennyj progress,
dostignutyj v poslednie sto let v biologii, poluchen blagodarya primeneniyu k
zhivym organizmam zakonov fiziki i himii, i vse ustremleniya sovremennoj
biologii napravleny na to, chtoby ob®yasnit' biologicheskie yavleniya na osnove
izvestnyh fizicheskih i himicheskih zakonomernostej. Zdes' vstaet vopros,
obosnovanna li eta nadezhda.
Podobno tomu kak ranee v himii, nyne na osnovanii samyh prostyh
biologicheskih opytov osoznayut, chto zhivye organizmy obnaruzhivayut takuyu
stepen' ustojchivosti, kakuyu voobshche slozhnye struktury, sostoyashchie iz mnogih
razlichnyh molekul, bez somneniya, ne mogut imet' tol'ko na osnove fizicheskih
i himicheskih zakonov. Poetomu k fizicheskim i himicheskim zakonomernostyam
dolzhno byt' chto-to dobavleno, prezhde chem mozhno budet polnost'yu ponyat'
biologicheskie yavleniya.
V otnoshenii etogo voprosa v biologicheskoj literature chasto obsuzhdayutsya
dve chetko otlichayushchiesya drug ot druga tochki zreniya. Odna iz nih ssylaetsya na
evolyucionnoe uchenie Darvina v ego otnoshenii k sovremennoj genetike. Soglasno
etoj teorii, edinstvennym ponyatiem, kotoroe neobhodimo dobavit' k fizike i
himii,
chtoby ponyat' zhizn', yavlyaetsya ponyatie istorii. Ogromnyj period vremeni,
primerno v chetyre milliarda let, proshedshij so vremeni obrazovaniya Zemli, dal
prirode vozmozhnost' perebrat' pochti neogranichennoe mnogoobrazie
molekulyarno-gruppovyh struktur. Sredi etih struktur v konce koncov poyavilis'
takie, kotorye mogli samouslozhnyat'sya na osnove bolee melkih grupp
okruzhayushchego veshchestva, i podobnye struktury mogli poetomu sozdavat'sya v
bol'shom kolichestve. Sluchajnye izmeneniya struktur obuslovlivali eshche bol'shee
mnogoobrazie imevshihsya struktur. Razlichnye struktury vstupali v bor'bu za
veshchestva, kotorye mozhno bylo ispol'zovat' v okruzhayushchej materii. Takim
obrazom, blagodarya darvinovskomu otboru, blagodarya "vyzhivaniyu naibolee
prisposoblennyh" osushchestvilos' v konce koncov razvitie zhivyh organizmov.
Vryad li mozhno somnevat'sya v tom, chto teoriya soderzhit ochen' bol'shuyu dolyu
istiny, i mnogie biologi utverzhdayut, chto dlya ob®yasneniya vseh biologicheskih
yavlenij vpolne dostatochno dobavit' k zamknutoj sisteme ponyatij fiziki i
himii ponyatiya istorii i razvitiya. Odin iz argumentov, kotoryj chasto privodyat
v pol'zu etoj teorii, podcherkivaet, chto povsyudu, gde mozhno proverit' zakony
fiziki i himii, oni vsegda okazyvayutsya spravedlivymi takzhe i v otnoshenii
zhivyh organizmov. Nel'zya ukazat', kazhetsya, ni odnoj tochki, v kotoroj mozhno
bylo by obnaruzhit' dejstvie osoboj zhiznennoj sily, otlichnoj ot izvestnyh sil
fiziki.
S drugoj storony, imenno etot argument ochen' mnogo poteryal v smysle
svoej ubeditel'nosti v rezul'tate razvitiya kvantovoj teorii. Tak kak ponyatiya
fiziki i himii obrazuyut zamknutuyu i neprotivorechivuyu sistemu, a imenno
sistemu kvantovoj teorii, uzhe iz etogo s neobhodimost'yu sleduet, chto vsyudu,
gde eti ponyatiya voobshche mogut byt' primeneny dlya opisaniya yavlenij, dolzhny
byt' spravedlivy i svyazannye s etimi ponyatiyami zakony. Vsegda, kogda zhivye
organizmy rassmatrivayutsya kak fizicheskie i himicheskie sistemy, oni dolzhny i
vesti sebya kak takovye. Edinstvennyj vopros, kasayushchijsya stepeni pravil'nosti
etoj tochki zreniya, sostoit v tom, dayut li fizicheskie i himicheskie ponyatiya
vozmozhnost' polnogo opisaniya organizmov. Biologi, otvechayushchie na etot vopros
"net", sklonyayutsya, voobshche govorya, ko vtoroj tochke zreniya, kotoraya sejchas i
budet nami rassmotrena.
|ta vtoraya tochka zreniya, pozhaluj, mozhet byt' opisana sleduyushchim obrazom.
Trudno predstavit' sebe, chto takie ponyatiya, kak oshchushchenie, funkcionirovanie
organa, sklonnost' i t. d., dolzhny prinadlezhat' zamknutoj sisteme ponyatij
kvantovoj teorii, esli dazhe svyazat' ee s ponyatiem istorii. S drugoj storony,
imenno nazvannye ponyatiya, nesomnenno, neobhodimy dlya polnogo opisaniya zhizni,
dazhe esli isklyuchit' pri takom rassmotrenii prezhde vsego lyudej, tak kak
sushchestvovanie cheloveka stavit problemy, vyhodyashchie za ramki biologii. Poetomu
dlya ponimaniya processov zhizni, veroyatno, budet neobhodimo vyjti za ramki
kvantovoj teorii i postroit' novuyu zamknutuyu sistemu ponyatij, predel'nymi
sluchaya-
mi kotoroj pozdnee mogut okazat'sya i fizika i himiya. Istoriya mozhet
okazat'sya sushchestvennoj chast'yu etoj sistemy, i takie ponyatiya, kak oshchushchenie,
prisposoblenie, sklonnost', takzhe budut otneseny k nej. Esli eta tochka
zreniya pravil'na, to soedineniya teorii Darvina s fizikoj i himiej budet
nedostatochno dlya ob®yasneniya organicheskoj zhizni. No vsegda budet ostavat'sya
spravedlivym to, chto zhivye organizmy v shirokom plane mogut rassmatrivat'sya
kak fiziko-himicheskie sistemy -- kak mashiny, po formulirovke Dekarta i
Laplasa, i to, chto, esli ih rassmatrivat' kak mashiny, oni budut i vesti sebya
kak mashiny. Odnovremenno mozhno bylo by prinyat', kak predlozhil Bor, chto nashe
znanie o tom, chto kletka zhivet, vozmozhno, yavlyaetsya chem-to dopolnitel'nym po
otnosheniyu k polnomu znaniyu ee molekulyarnoj struktury. Tak kak polnoe znanie
etoj struktury, po-vidimomu, mozhet byt' dostignuto tol'ko blagodarya
vmeshatel'stvu, kotoroe unichtozhaet zhizn' kletki, to logicheski vozmozhno, chto
zhizn' isklyuchaet polnoe ustanovlenie lezhashchih v ee osnove fiziko-himicheskih
struktur. No dazhe esli etu vtoruyu tochku zreniya schitat' pravil'noj,
biologicheskim issledovaniyam edva li mozhno rekomendovat' inoj put', chem tot,
kotoromu my obyazany bol'shinstvom uspehov za proshedshie stoletiya. Neobhodimo
pytat'sya, naskol'ko mozhno, ob®yasnit' vse na osnove izvestnyh fizicheskih i
himicheskih zakonov, i povedenie organizmov neobhodimo opisyvat' tshchatel'no i
bez teoreticheskih predubezhdenij.
Pervaya iz nazvannyh tochek zreniya rasprostranena sredi sovremennyh
biologov bolee shiroko, chem vtoraya. No eksperimental'nyj material, imeyushchijsya
v rasporyazhenii v nastoyashchee vremya, vryad li mozhet byt' dostatochen, chtoby
opredelenno vybrat' odnu iz nih. Predpochtenie, kotoroe mnogie biologi
okazyvayut pervoj tochke zreniya, mozhet byt' snova kosvennym sledstviem
kartezianskogo razdeleniya, okazavshego za proshedshie stoletiya stol' glubokoe
vliyanie na chelovecheskoe myshlenie. Tak kak pod "sushchestvom myslyashchim" ponimalsya
tol'ko chelovek, ya, to zhivotnye ne mogli imet' dushi, oni otnosilis'
isklyuchitel'no k "sushchestvam protyazhennym". Otsyuda sleduet, chto dlya izucheniya
zhivotnyh mozhno primenyat' te zhe metody issledovaniya, chto i dlya materii
voobshche, i chto zakonov fiziki i himii vmeste s ponyatiem istorii dolzhno byt'
dostatochno, chtoby ob®yasnit' ih povedenie. Esli teper' v rassmotrenie
vklyuchayutsya "sushchestva myslyashchie", soglasno Dekartu, voznikaet sovershenno novoe
polozhenie, trebuyushchee takzhe sovershenno novyh ponyatij. No kartezianskoe
razdelenie yavlyaetsya opasnym uproshcheniem, i poetomu vpolne vozmozhno, chto
pravil'na vtoraya tochka zreniya.
Nezavisimo ot etogo voprosa, kotoryj poka ne mozhet byt' reshen, my,
po-vidimomu, eshche ochen' daleki ot zamknutoj i neprotivorechivoj sistemy
ponyatij dlya opisaniya biologicheskih yavlenij. Stepen' slozhnosti v biologii
stol' obeskurazhivayushcha, chto sejchas eshche nel'zya predstavit', kak mozhet byt'
sozdana kakaya-nibud' zamknutaya sistema, ponyatiya kotoroj opredeleny stol'
chetko, chto stanovitsya vozmozhnym matematicheskoe predstavlenie.
Esli vyhodyat za ramki biologii i vklyuchayut v obsuzhdenie psihologiyu, to
edva li mozhno somnevat'sya v tom, chto ponyatij fiziki i himii vmeste s
ponyatiyami ucheniya o razvitii eshche nedostatochno dlya ob®yasneniya i opisaniya
faktov psihologii. V etom punkte vozniknovenie kvantovoj teorii reshitel'no
izmenilo nashi vozzreniya po sravneniyu s vozzreniyami XIX stoletiya. V to vremya
nekotorye uchenye byli sklonny polagat', chto fakty psihologii mogut byt' v
konechnom schete ob®yasneny fizikoj i himiej chelovecheskogo mozga. S tochki
zreniya kvantovoj mehaniki dlya takih predpolozhenij net bol'she nikakih
osnovanij. Hotya v mozge fizicheskie processy imeyut otnoshenie k psihicheskim,
vse zhe nel'zya predpolozhit', chto eti fizicheskie processy dostatochny dlya
ob®yasneniya psihicheskih yavlenij. My, estestvenno, ne stali by somnevat'sya v
tom, chto mozg vedet sebya kak fiziko-himicheskij mehanizm, esli ego
rassmatrivayut v kachestve takovogo. No dlya ponimaniya psihicheskih yavlenij
sledovalo by ishodit' iz togo fakta, chto v dannom sluchae chelovecheskij duh
vystupaet v psihologii i kak ob®ekt, i kak sub®ekt nauchnogo issledovaniya.
Esli teper' rassmotret' eshche raz razlichnye zamknutye sistemy ponyatij,
kotorye byli sozdany v proshlom ili, vozmozhno, budut sozdany v budushchem s
cel'yu nauchnyh issledovanij, to primechatel'no, chto eti sistemy raspolagayutsya,
po-vidimomu, v napravlenii vozrastaniya vklada sub®ektivnyh elementov v
sistemu ponyatij. Klassicheskaya fizika mozhet rassmatrivat'sya kak idealizaciya,
pri kotoroj my govorim o mire kak o chem-to polnost'yu ot nas samih ne
zavisyashchem. Pervye tri sistemy ponyatij sootvetstvuyut etoj idealizacii. Tol'ko
pervaya iz etih sistem vpolne sootvetstvuet ponyatiyu "apriori" kantovskoj
filosofii. V chetvertoj sisteme ponyatij, v kvantovoj teorii, chelovek
vystupaet kak sub®ekt nauki -- blagodarya tem voprosam, kotorye stavyatsya
pered prirodoj i kotorye dolzhny byt' sformulirovany v apriornyh ponyatiyah
chelovecheskogo estestvoznaniya. Kvantovaya teoriya uzhe ne dopuskaet vpolne
ob®ektivnogo opisaniya prirody. V biologii dlya polnoty kartiny vazhno imet' v
vidu, chto voprosy formuliruyutsya biologicheskim vidom "chelovek", kotoryj sam
prinadlezhit k chislu zhivyh organizmov, -- drugimi slovami, to, chto my uzhe
znaem, chto predstavlyaet soboj zhizn', dazhe do togo, kak dali ej nauchnoe
opredelenie. No, vidimo, ne sleduet podrobno razvivat' chisto spekulyativnye
soobrazheniya o vozmozhnoj strukture sistemy ponyatij, kotoraya eshche vovse ne
postroena.
Esli etot poryadok ili uporyadochenie sravnit' s bolee starymi sistemami
klassifikacii, prinadlezhashchimi k bolee rannim epoham estestvoznaniya, to
primechatel'no, chto v takom sluchae mir razdelyaetsya ne na razlichnye gruppy
ob®ektov, a na razlichnye gruppy svyazej. V odin iz bolee rannih periodov
estestvoznaniya razlichali, naprimer, mineraly, rasteniya, zhivotnyh, lyudej. |ti
ob®ekty rassmatrivalis', kazhdyj v svoej gruppe, kak imeyushchie razlichnuyu
prirodu, obrazovannye iz razlichnyh veshchestv i opredelyaemye v svoem povedenii
dejstviem razlichnyh sil. Teper' my znaem, chto v konechnom
schete vsegda imeetsya odno i to zhe veshchestvo, odni i te zhe himicheskie
soedineniya razlichnogo roda, kotorye mogut vhodit' v sostav lyubogo
proizvol'nogo ob®ekta -- mineralov, tak zhe kak i zhivotnyh ili rastenij. I
sily, dejstvuyushchie mezhdu razlichnymi chastyami veshchestva, sushchestvenno odinakovy v
razlichnyh ob®ektah. CHto mozhno dejstvitel'no razlichat', tak eto rod svyazej,
naibolee sushchestvennyh dlya opredelennyh yavlenij. Esli my, naprimer, govorim o
dejstvii himicheskih sil, to imeem v vidu rod svyazi bolee slozhnyj ili, vo
vsyakom sluchae, otlichnyj ot togo, kotoryj dan v n'yutonovskoj mehanike. Mir
predstavlyaetsya pri takoj tochke zreniya v vide slozhnogo spleteniya processov,
gde ves'ma raznoobraznye svyazi menyayutsya, peresekayutsya i dejstvuyut vmeste i
takim putem opredelyayut strukturu vsego spleteniya.
Esli my opisyvaem gruppu svyazej s pomoshch'yu zamknutoj i svyaznoj sistemy
ponyatij, aksiom, opredelenij i zakonov, chto so svoej storony mozhet byt'
snova predstavleno v vide material'noj shemy, to my fakticheski izoliruem i
idealiziruem etu gruppu svyazej -- s cel'yu ih nauchnogo izucheniya. No dazhe esli
dostignuta polnaya yasnost', to vsegda ostaetsya eshche ne izvestnym, naskol'ko
tochno sootvetstvuet eta sistema ponyatij real'nosti.
|ta idealizaciya mozhet schitat'sya takzhe chast'yu chelovecheskogo yazyka,
voznikshego v processe nashej dvustoronnej "igry" s mirom -- kak otvet
cheloveka na trebovaniya prirody. Pri takoj tochke zreniya idealizaciyu mozhno
sravnit', naprimer, s razlichnymi stilyami v iskusstve, skazhem, so stilyami
arhitektury ili muzyki. Stil' mozhno opredelit' kak sistemu formal'nyh
pravil, primenyaemyh k materialu temi ili inymi vidami iskusstva. |ti pravila
hotya i ne mogut byt' udovletvoritel'no predstavleny s pomoshch'yu sistemy
matematicheskih ponyatij i uravnenij, no ih osnovnye elementy vse zhe ochen'
rodstvenny osnovnym elementam matematiki ili matematicheskogo opisaniya
prirody. Ravenstvo, neravenstvo, povtorenie i simmetriya, opredelennye
gruppovye struktury igrayut v iskusstve, tak zhe kak i v matematike,
fundamental'nuyu rol'. Obychno dlya razvitiya formal'noj sistemy, yavlyayushchejsya
stilem v iskusstve, neobhodim trud neskol'kih pokolenij -- chtoby projti put'
ot ego prostyh, ishodnyh priemov do bogatstva bolee slozhnyh form,
harakterizuyushchego zavershenie stilya. Interes hudozhnika koncentriruetsya na etom
processe kristallizacii, pri kotorom material iskusstva blagodarya ego
deyatel'nosti prinimaet razlichnye formy, vyzvannye k zhizni ishodnymi
formal'nymi ponyatiyami etogo stilya v iskusstve. Posle zaversheniya razvitiya
interes s neobhodimost'yu snova ubyvaet, ibo slovo "interes" oznachaet "byt'
pri chem-to, v chem-to", prinimat' uchastie v tvorcheskom processe. Togda etot
process prihodit k svoemu koncu. Zdes' takzhe nel'zya reshit' na osnovanii
samih formal'nyh pravil, naskol'ko pravila stilya predstavlyayut tu real'nost'
zhizni, kotoraya imeetsya v vidu v proizvedeniyah iskusstva. Iskusstvo vsegda
est' izvestnaya idealizaciya; ideal vsegda otlichen ot real'nosti -- po krajnej
mere ot real'nosti
tenej, kak govoril Platon, -- no idealizaciya -- neobhodimaya predposylka
ponimaniya.
|to sravnenie razlichnyh sistem ponyatij estestvoznaniya s razlichnymi
stilyami v iskusstve, esli rassmatrivat' poslednie kak dovol'no proizvol'nye
sozdaniya chelovecheskogo duha, mozhet pokazat'sya ves'ma oshibochnym. Mozhno bylo
by, naprimer, v takom sluchae privodit' v dokazatel'stvo to, chto razlichnye
sistemy ponyatij v estestvoznanii otobrazhayut ob®ektivnuyu real'nost', kotoruyu
nam prepodnosit priroda, i chto poetomu oni ne soderzhat nikakogo proizvola,
a, naprotiv, predstavlyayut soboj neobhodimye sledstviya nashego vse bolee
rastushchego poznaniya prirody posredstvom eksperimenta. V etom bol'shinstvo
estestvoispytatelej, pozhaluj, bylo by soglasno. No yavlyayutsya li razlichnye
vidy stilej v iskusstve proizvol'nym sozdaniem chelovecheskogo duha? Zdes'
takzhe nado imet' v vidu kartezianskoe razdelenie na sushchestva myslyashchie i
sushchestva protyazhennye. Stil' voznikaet iz vzaimnogo obshcheniya mezhdu mirom i
nami samimi, ili, tochnee, mezhdu duhom vremeni i hudozhnikom. Duh vremeni,
veroyatno, yavlyaetsya stol' zhe ob®ektivnym faktom, kak i kakoj-nibud' fakt
estestvoznaniya, i etot duh raskryvaet opredelennye cherty mira, kotorye sami
nezavisimy ot vremeni i v etom smysle mogut byt' nazvany vechnymi. Hudozhnik
pytaetsya v svoem proizvedenii sdelat' eti cherty ponyatnymi, i pri etoj
popytke on prihodit k formam stilya, v kotorom on i rabotaet.
Poetomu oba processa v nauke i iskusstve ne tak uzh razlichny. Nauka i
iskusstvo za proshedshie stoletiya obrazovali chelovecheskij yazyk, na kotorom my
mozhem govorit' o bolee udalennyh storonah dejstvitel'nosti, i svyaznye
sistemy ponyatij predstavlyayut soboj. tochno tak zhe i razlichnye stili v
iskusstve, v izvestnoj stepeni tol'ko razlichnye slova ili gruppy slov etogo
yazyka.
VII. TEORIYA OTNOSITELXNOSTI
Teoriya otnositel'nosti vsegda igrala v sovremennoj fizike osobo vazhnuyu
rol'. V nej vpervye byla pokazana neobhodimost' periodicheskogo izmeneniya
osnovopolagayushchih principov fiziki. Poetomu obsuzhdenie teh problem, kotorye
byli podnyaty i otchasti resheny teoriej otnositel'nosti, sushchestvenno
neobhodimo dlya rassmotreniya filosofskih aspektov sovremennoj fiziki. V
izvestnom smysle mozhno skazat', chto sozdanie teorii otnositel'nosti -- v
protivopolozhnost' kvantovoj teorii -- potrebovalo sravnitel'no nemnogo
vremeni s momenta okonchatel'nogo osoznaniya trudnostej, o kotoryh v dannom
sluchae shla rech', do ih razresheniya. Povtorenie opyta Majkel'sona Morleem i
Millerom v 1904 godu yavilos' pervym nadezhnym dokazatel'stvom nevozmozhnosti
obnaruzhit' postupatel'noe dvizhenie Zemli s pomoshch'yu opticheskih metodov, a
reshayushchaya rabota |jnshtejna poyavilas' menee chem dva goda spustya. S drugoj
storony, opyt Morleya i Millera i rabota |jnshtejna yavilis' vse-taki, pozhaluj,
lish' poslednimi fazami razvitiya, kotoroe nachalos' gorazdo ranee i kotoroe,
po-vidimomu, mozhno svyazat' s problemoj "elektrodinamiki dvizhushchihsya sred".
|lektrodinamika dvizhushchihsya sred okazalas' vazhnym razdelom fiziki i
tehniki s togo vremeni, kak nachali stroit' elektromotory. Ser'eznaya
trudnost' vyyavilas' v etoj oblasti tol'ko togda, kogda Maksvell vskryl
elektromagnitnuyu prirodu svetovyh voln. |ti volny odnim sushchestvennym
svojstvom otlichayutsya ot drugih, uzhe izvestnyh ranee voln, naprimer ot
zvukovyh voln. Oni mogut rasprostranyat'sya v pustom prostranstve. Esli zvonok
zastavit' zvuchat' v sosude, iz kotorogo otkachan vozduh, to zvuk ne dostigaet
prostranstva vne sosuda. Svet zhe svobodno prohodit skvoz' bezvozdushnoe
prostranstvo. Poetomu predpolozhili, chto svetovye volny mozhno rassmatrivat'
kak uprugie volny v ochen' legkoj substancii, nazyvaemoj efirom, kotoruyu
nel'zya ni videt', ni oshchushchat', no kotoraya zapolnyaet kak bezvozdushnoe
prostranstvo, tak i prostranstvo, zanyatoe drugim veshchestvom, naprimer
vozduhom ili steklom. Mysl' o tom, chto elektromagnitnye volny obladayut svoej
sobstvennoj real'nost'yu, nezavisimoj ni ot kakih tel, v to vremya eshche ne
prihodila fizikam v golovu. Tak kak eto gipoteticheskoe veshchestvo -- efir --
moglo pronikat' vo vse drugie tela, to vstal vopros: chto proishodit, esli
telo privedeno v dvizhenie? Prinimaet li efir uchastie v etom dvizhenii, i esli
da, to kak rasprostranyaetsya svetovaya volna v etom dvizhushchemsya efire?
|ksperimenty, kotorye dayut otvet na etot vopros, trudny po sleduyushchej
prichine: skorosti dvizhushchihsya tel obychno chrezvychajno maly po sravneniyu so
skorost'yu sveta. Poetomu dvizhenie etih tel mozhet vyzvat' tol'ko ochen'
neznachitel'nye effekty, priblizitel'no proporcional'nye otnosheniyu skorosti
tela k skorosti sveta ili bolee vysokoj stepeni etogo otnosheniya.
Raznoobraznye eksperimenty Vil'sona, Roulanda, Rentgena, |jhenval'da i Fizo
pozvolili izmerit' takie effekty s tochnost'yu, sootvetstvuyushchej pervoj stepeni
etogo otnosheniya. |lektronnaya teoriya, razvitaya Lorencom v 1895 godu, dala
udovletvoritel'noe opisanie etih effektov "pervogo poryadka". No eksperiment
Majkel'sona, Morleya i Millera sozdal novuyu situaciyu.
|tot eksperiment sleduet obsudit' podrobno. CHtoby poluchit' bol'shie
effekty, a tem samym i bolee tochnye rezul'taty, kazalos' celesoobraznym
eksperimentirovat' s telami, dvuzhushchimisya ochen' bystro. Zemlya dvizhetsya vokrug
Solnca so skorost'yu okolo 30 km/sek. Esli efir pokoitsya otnositel'no Solnca
i ne uvlekaetsya Zemlej, to eto bystroe dvizhenie efira otnositel'no Zemli s
neobhodimost'yu dolzhno proyavlyat'sya v izmenenii skorosti rasprostraneniya sveta
na Zemle. Togda dolzhny poluchat'sya razlichnye znacheniya skorosti sveta, smotrya
po tomu, kak rasprostranyaetsya svet -- v napravlenii dvizheniya Zemli ili
perpendikulyarno k etomu napravleniyu. Dazhe esli efir uvlekaetsya Zemlej
chastichno, dolzhen eshche poluchat'sya nekotoryj effekt, tak kak imel by mesto, tak
skazat', efirnyj veter, i etot effekt dolzhen togda zaviset', veroyatno, ot
vysoty nad urovnem morya, na kotoroj provoditsya eksperiment. Vychislenie
effekta, kotoryj sleduet ozhidat', pokazyvaet, chto on v dannom sluchae dolzhen
byt' ochen' malym, tak kak okazyvaetsya proporcional'nym kvadratu otnosheniya
skorosti Zemli k skorosti sveta. Poetomu neobhodimo postavit' tochnye
eksperimenty po interferencii dvuh svetovyh puchkov, odin iz kotoryh
napravlen parallel'no, a drugoj -- perpendikulyarno k napravleniyu dvizheniya
Zemli. Pervyj eksperiment takogo roda, vypolnennyj Majkel'sonom v 1881 godu,
byl nedostatochno tochen. No i posleduyushchie povtornye eksperimenty ne
obnaruzhili ni malejshih sledov ozhidaemogo effekta. Takogo roda okonchatel'nym
dokazatel'stvom togo, chto effekt ozhidaemogo poryadka velichiny ne imeet mesta,
yavlyayutsya v osobennosti eksperimenty Morleya i Millera 1904 goda.
Ih rezul'tat kazalsya snachala neponyatnym, no on imeet otnoshenie i k
drugomu voprosu, nezadolgo do etogo uzhe obsuzhdavshemusya fizikami. V
n'yutonovskoj mehanike spravedliv opredelennyj princip otnositel'nosti,
kotoryj mozhno harakterizovat' sleduyushchimi slovami: esli v opredelennoj
sisteme otscheta zakony n'yutonovskoj mehaniki vypolnyayutsya dlya mehanicheskogo
dvizheniya tela, v takom sluchae eto imeet mesto i v lyuboj drugoj sisteme
otscheta, dvizhushchejsya otnositel'no pervoj sistemy ravnomerno i pryamolinejno.
Ravnomernoe i pryamolinejnoe dvizhenie ne vyzyvaet, takim obrazom, nikakih
mehanicheskih effektov v etoj sisteme, i poetomu eti effekty ne mogut
sluzhit' sredstvom obnaruzheniya takogo dvizheniya.
Podobnogo roda princip otnositel'nosti, kak kazalos' fizikam, ne mog
byt' spravedliv v optike i elektrodinamike. Ibo esli pervaya sistema pokoitsya
otnositel'no efira, to dvizhushchayasya sistema, naprotiv, ne nahoditsya v
sostoyanii pokoya, i otsyuda sleduet, chto dvizhenie etoj vtoroj sistemy
otnositel'no efira mozhno nablyudat' blagodarya effektam togo roda, kotorye
byli issledovany Majkel'sonom. Otricatel'nyj rezul'tat opyta Morleya i
Millera 1904 goda pozvolyal poetomu snova voskresit' ideyu o tom, chto princip
otnositel'nosti takogo roda vse-taki, veroyatno, mog byt' takzhe spravedliv v
elektrodinamike, kak i ranee v n'yutonovskoj mehanike.
S drugoj storony, imelsya staryj opyt Fizo 1851 goda, kotoryj, kazalos',
neposredstvenno protivorechil etomu principu otnositel'nosti. Fizo issledoval
skorost' sveta v dvizhushchejsya zhidkosti. Esli by princip otnositel'nosti byl
spravedliv, to summarnaya skorost' sveta v dvizhushchejsya zhidkosti dolzhna byla by
byt' ravnoj summe skorosti zhidkosti i skorosti sveta v pokoyashchejsya zhidkosti.
Odnako eto bylo ne tak. Opyt Fizo pokazal, chto summarnaya skorost' byla
neskol'ko men'she, chem ukazannaya summa.
Nesmotrya na eto, otricatel'nyj rezul'tat vseh novejshih popytok
obnaruzhit' dvizhenie otnositel'no efira pobuzhdal fizikov i matematikov iskat'
takoe matematicheskoe tolkovanie etih opytov, kotoroe moglo by soglasovat'
drug s drugom volnovoe uravnenie dlya rasprostraneniya sveta i princip
otnositel'nosti. Poetomu Lorenc predlozhil v 1904 godu matematicheskoe
preobrazovanie, kotoroe udovletvoryalo etomu trebovaniyu9. On dolzhen byl dlya
etogo vvesti gipotezu, chto dvizhushchiesya tela sokrashchayutsya v napravlenii svoego
dvizheniya (prichem koefficient sokrashcheniya zavisit ot skorosti tela), a takzhe
chto v razlichnyh sistemah otscheta izmeryayutsya razlichnye kazhushchiesya promezhutki
vremeni, kotorye vo mnogih opytah igrayut tu zhe rol', kakuyu do sih por igrali
real'nye promezhutki vremeni. Na takom puti on smog prijti k rezul'tatam,
sootvetstvuyushchim principu otnositel'nosti; kazhushchayasya skorost' sveta byla
teper' v kazhdoj sisteme otscheta odnoj i toj zhe. Podobnye idei obsuzhdalis'
Puankare, Ficdzheral'dom i drugimi fizikami.
Reshayushchij shag byl sdelan v 1905 godu |jnshtejnom, istolkovavshim kazhushcheesya
vremya v preobrazovaniyah Lorenca kak vremya real'noe i isklyuchivshim iz
rassmotreniya vremya, kotoroe Lorenc nazyval "istinnym". |to oznachalo
izmenenie osnovanij fiziki -- sovershenno neozhidannoe i radikal'noe
izmenenie, dlya kotorogo imenno i byla neobhodima smelost' molodogo i
revolyucionnogo geniya. CHtoby sdelat' etot shag v plane matematicheskogo
opisaniya prirody, nado bylo lish' primenit' k opytu preobrazovanie Lorenca
neprotivorechivym obrazom. Odnako blagodarya novomu istolkovaniyu etogo
preobrazovaniya izmenyalis' predstavleniya fizikov o strukture prostranstva i
vremeni, i mnogie problemy fiziki predstali poetomu v novom svete |firnaya
substanciya,
naprimer, okazyvalas' nenuzhnoj i mogla byt' prosto vycherknuta iz
uchebnikov fiziki. Tak kak v takom sluchae vse sistemy otscheta, nahodyashchiesya
otnositel'no drug druga v sostoyanii ravnomernogo i pryamolinejnogo dvizheniya,
pri opisanii prirody ekvivalentny drug drugu, to bolee ne imeet nikakogo
smysla vyskazyvanie o tom, budto est' takaya efirnaya substanciya, kotoraya v
odnoj opredelennoj sisteme iz etih sistem otscheta nahoditsya yakoby v
sostoyanii pokoya. Na samom dele prinimat' vo vnimanie takuyu substanciyu bol'she
ne imeet smysla i mnogo proshche govorit', chto svetovye volny rasprostranyayutsya
v pustom prostranstve i chto elektromagnitnye polya obladayut svoej sobstvennoj
real'nost'yu i mogut sushchestvovat' v pustom prostranstve.
Reshayushchee izmenenie, odnako, zatragivaet strukturu prostranstva i
vremeni. Ochen' trudno opisat' eto izmenenie slovami obychnogo yazyka bez
primeneniya matematiki, tak kak obychnye slova "prostranstvo" i "vremya" uzhe
otnosyatsya k strukture prostranstva i vremeni, predstavlyayushchej soboj
idealizaciyu i uproshchenie dejstvitel'noj struktury. Nesmotrya na eto,
neobhodimo popytat'sya opisat' novuyu strukturu, i, pozhaluj, eto mozhno sdelat'
sleduyushchim obrazom. Kogda my upotreblyaem slovo "proshloe", to tem samym imeem
v vidu vse te sobytiya, o kotoryh my, po krajnej mere v principe, mozhem
chto-to znat' i poluchit' kakie-to svedeniya. Podobnym zhe obrazom slovo
"budushchee" ohvatyvaet vse te sobytiya, na kotorye my, po krajnej mere v
principe, eshche mozhem vozdejstvovat', kotorye my mozhem kak-to pytat'sya
izmenit' ili vosprepyatstvovat' ih sversheniyu. Hotya srazu trudno utverzhdat',
pochemu eti opredeleniya slov "proshloe" i "budushchee" sleduet schitat' osobenno
celesoobraznymi, no mozhno legko pokazat', chto oni v samom dele ochen' tochno
sootvetstvuyut obychnomu upotrebleniyu etih vyrazhenij. Esli ih upotreblyayut
podobnym obrazom, to, kak pokazyvayut rezul'taty mnogih eksperimentov,
oblast' sobytij, otnosimyh k budushchemu ili proshlomu, ne zavisit ot sostoyaniya
dvizheniya ili drugih svojstv nablyudatelya. Na bolee strogom matematicheskom
yazyke mozhno skazat', chto vvedennoe opredelenie invariantno otnositel'no
peremeshchenij nablyudatelya. Ono spravedlivo kak v n'yutonovskoj mehanike, tak i
v teorii otnositel'nosti |jnshtejna.
No zdes' voznikaet sushchestvennoe razlichie: v klassicheskoj teorii my
prinimaem, chto budushchee i proshloe otdeleny drug ot druga beskonechno malym
intervalom vremeni, kotoryj mozhno nazvat' nastoyashchim mgnoveniem. V teorii zhe
otnositel'nosti my videli, chto delo obstoit neskol'ko inache. Budushchee
otdeleno ot proshlogo konechnym intervalom vremeni, dlitel'nost' kotorogo
zavisit ot rasstoyaniya do nablyudatelya. Kakoe ugodno vozdejstvie mozhet
rasprostranyat'sya tol'ko so skorost'yu, kotoraya men'she ili ravna skorosti
rasprostraneniya sveta. Poetomu nablyudatel' v dannoe mgnovenie ne mozhet ni
znat', ni okazat' vliyanie na sobytie, proisshedshee v nekotoroj udalennoj
tochke v promezhutke mezhdu dvumya harakteristicheskimi momentami vremeni. Pervyj
moment -- mgnovenie,
v kotoroe dolzhen byt' poslan iz mesta sobytiya svetovoj signal, kotoryj
dostignet nablyudatelya v moment nablyudeniya. Drugoj moment -- mgnovenie, v
kotoroe svetovoj signal, poslannyj nablyudatelem v moment nablyudeniya,
dostigaet mesta sobytiya. Ves' konechnyj interval vremeni mezhdu oboimi etimi
mgnoveniyami mozhet byt' nazvan dlya nablyudatelya v dannyj moment nablyudeniya
"nastoyashchim". Ibo lyuboe sobytie, proisshedshee v etot interval vremeni, ne
mozhet v moment vypolneniya nablyudeniya ni stat' izvestnym nablyudatelyu, ni
ispytat' kakoe-libo vozdejstvie poslednego, i imenno tak bylo opredeleno
ponyatie "nastoyashchee". Vsyakoe sobytie, imeyushchee mesto mezhdu oboimi
harakteristicheskimi momentami vremeni, mozhet byt' nazvano "odnovremennym s
aktom nablyudeniya".
Ispol'zovanie vyrazheniya "mozhet byt' nazvano" uzhe ukazyvaet na
dvusmyslennost' slova "odnovremenno", ob®yasnyayushchuyusya tem, chto slovo
"odnovremenno" vozniklo iz opyta povsednevnoj zhizni, v predelah kotorogo
skorost' sveta mozhno schitat' prakticheski beskonechno bol'shoj. Na samom zhe
dele slovo "odnovremenno" mozhet byt' opredeleno v fizike neskol'ko inache, i
|jnshtejn ispol'zoval v svoih rabotah eto vtoroe opredelenie
"odnovremennosti". Esli dva sobytiya v odnoj i toj zhe tochke prostranstva
proishodyat odnovremenno, my govorim, chto oni sovpadayut. |to vyrazhenie
sovershenno odnoznachno. Teper' predstavim sebe tri tochki v prostranstve,
lezhashchie na odnoj pryamoj linii takim obrazom, chto srednyaya tochka nahoditsya na
odnom i tom zhe rasstoyanii ot obeih krajnih. Esli dva sobytiya v obeih vneshnih
tochkah proishodyat v takie momenty vremeni, chto svetovye signaly, poslannye v
moment sversheniya sobytij, prihodya v srednyuyu tochku, sovpadayut, to oba sobytiya
mozhno opredelit' kak "odnovremennye". |to opredelenie yavlyaetsya v dannom
sluchae bolee uzkim, chem pervoe. Odno iz ego vazhnejshih sledstvij sostoit v
tom, chto, kogda dva sobytiya odnovremenny dlya odnogo nablyudatelya, oni,
vozmozhno, ne odnovremenny dlya drugogo nablyudatelya; eto budet imet' mesto,
esli vtoroj nablyudatel' dvizhetsya otnositel'no pervogo. Sootnoshenie mezhdu
oboimi opredeleniyami slova "odnovremenno" mozhno vyrazit' vyskazyvaniem: vo
vseh sluchayah, kogda dva sobytiya odnovremenny v pervom smysle, mozhno najti
takzhe sistemu otscheta, v kotoroj oni odnovremenny i vo vtorom smysle.
Neskol'ko bolee naglyadno polozhenie veshchej v celom mozhno, pozhaluj, izobrazit'
sleduyushchim obrazom: predpolozhim, chto sputnik, vrashchayushchijsya vokrug Zemli,
ispuskaet signal, kotoryj cherez nekotoryj malyj promezhutok vremeni
prinimaetsya stanciej nablyudeniya na Zemle. |ta stanciya nablyudeniya v otvet na
dannyj signal posylaet sputniku komandu, kotoruyu on prinimaet cherez
nekotoryj malyj promezhutok vremeni. Ves' interval vremeni mezhdu posylkoj
signala i priemom komandy mozhno schitat' na sputnike, soglasno pervomu
opredeleniyu, odnovremennym s momentom priema signala na Zemle. Esli na
sputnike vybiraetsya kakoe-libo opredelennoe mgnovenie iz etogo intervala,
to, hotya eto mgnovenie, voobshche govorya, v smysle vtorogo opredeleniya, ne
"odnovremenno" s momentom priema signala na Zemle, vsegda sushchestvuet
sistema otscheta, v kotoroj eta odnovremennost' imeet mesto.
Pervoe opredelenie slova "odnovremenno" kazhetsya neskol'ko bolee
sootvetstvuyushchim obychnomu upotrebleniyu etogo slova v povsednevnoj zhizni, tak
kak vopros o tom, odnovremenny li dva processa, v povsednevnoj zhizni
opredelenno ne zavisit ot sistemy otscheta. V oboih zhe relyativistskih
opredeleniyah ponyatie odnovremennosti priobrelo tu tochnost', kotoraya
sovershenno otsutstvovala u nego v yazyke povsednevnoj zhizni. V kvantovoj
teorii fiziki dolzhny byli uzhe zaranee osoznat', chto ponyatiya klassicheskoj
mehaniki opisyvayut prirodu nedostatochno tochno, chto kvantovye zakony
ogranichivayut ih primenimost' i chto poetomu pri ih ispol'zovanii neobhodima
bol'shaya ostorozhnost'. V teorii otnositel'nosti fiziki, naprotiv, pytalis'
izmenit' smysl slov klassicheskoj fiziki, utochniv eti ponyatiya takim obrazom,
chtoby oni tochno sootvetstvovali novoj, tol'ko chto poznannoj situacii v
prirode.
Struktura prostranstva i vremeni, vyyavlennaya teoriej otnositel'nosti,
nahodit mnogo proyavlenij v samyh razlichnyh razdelah fiziki. |lektrodinamika
dvizhushchihsya tel mozhet byt' bez truda vyvedena iz principa otnositel'nosti.
Sam etot princip mozhet byt' sformulirovan kak ves'ma obshchij zakon prirody,
otnosyashchijsya ne tol'ko k elektrodinamike ili mehanike, no i k lyuboj gruppe
zakonov prirody: zakony dolzhny prinimat' odnu i tu zhe formu vo vseh sistemah
otscheta, otlichayushchihsya drug ot druga lish' sostoyaniem ravnomernogo i
pryamolinejnogo dvizheniya. Oni invariantny, kak mozhno skazat' na yazyke
matematiki, otnositel'no preobrazovanij Lorenca.
Po-vidimomu, naibolee vazhnym sledstviem principa otnositel'nosti
yavlyaetsya ustanovlenie svojstva inercii energii, ili ekvivalentnosti massy i
energii. Tak kak skorost' sveta igraet rol' predel'noj skorosti, kotoraya
nikogda ne mozhet byt' dostignuta nikakim material'nym telom, to mozhno legko
ponyat', chto dvizhushcheesya telo dolzhno priobretat' uskorenie s bol'shim trudom,
chem eshche pokoyashcheesya telo. Inerciya, stalo byt', uvelichivaetsya s vozrastaniem
kineticheskoj energii. Govorya obobshchenno, kazhdyj vid energii neset v sebe
opredelennuyu inerciyu, to est' massu, i massa, sootvetstvuyushchaya dannoj
energii, ravna etoj energii, delennoj na kvadrat skorosti sveta. Vsyakaya
energiya neset, stalo byt', s soboj massu, no dazhe ochen' bol'shie -- po
obychnym ponyatiyam -- kolichestva energii dayut vse-taki lish' ochen' nebol'shoe
uvelichenie massy, i eto yavlyaetsya prichinoj togo, chto svyaz' massy i energii
ranee ne byla obnaruzhena. Dva zakona -- zakon sohraneniya massy i sohraneniya
energii -- poteryali svoyu nezavisimuyu drug ot druga spravedlivost' i
okazalis' ob®edinennymi v edinyj zakon, kotoryj mozhno nazvat' zakonom
sohraneniya energii ili massy.
50 let nazad, kogda byla sozdana teoriya otnositel'nosti, eta gipoteza
ob ekvivalentnosti massy i energii revolyucionizirovala fiziku, no
eksperimental'nyh dokazatel'stv etogo zakona bylo tog-
da ochen' malo. V nashi dni mozhno vo mnogih eksperimentah neposredstvenno
videt', kak elementarnye chasticy rozhdayutsya iz kineticheskoj energii i kak
takie chasticy mogut snova ischeznut', prevrativshis' v izluchenie. Poetomu nyne
prevrashchenie energii v massu i naoborot ne predstavlyaet soboj nichego
neobyknovennogo.
Ogromnye kolichestva energii, kotorye osvobozhdayutsya pri atomnyh vzryvah,
predstavlyayut soboj drugoe i gorazdo bolee ochevidnoe dokazatel'stvo
spravedlivosti sootnosheniya |jnshtejna. No, veroyatno, zdes' sleduet sdelat'
kriticheskoe zamechanie istoricheskogo poryadka. Inogda utverzhdayut, chto ogromnye
kolichestva energii voznikayut pri atomnyh vzryvah neposredstvenno vsledstvie
prevrashcheniya massy v energiyu i chto eti gigantskie kolichestva energii mogli
byt' predskazany tol'ko na osnove teorii otnositel'nosti. |to mnenie
osnovano, odnako, na nedorazumenii. Bol'shie kolichestva energii, zapasennye v
nedrah atomnyh yader, byli izvestny so vremeni eksperimentov Bekkerelya, Kyuri
i Rezerforda po radioaktivnomu raspadu. Lyuboe radioaktivnoe veshchestvo,
naprimer radij, vydelyaet kolichestvo tepla, kotoroe mozhet byt' vysvobozhdeno
iz takogo zhe kolichestva veshchestva v himicheskoj reakcii. |nergiya raspada yadra
urana imeet to zhe proishozhdenie, chto i energiya al'fa-raspada yadra radiya, a
imenno v osnovnom elektrostaticheskoe ottalkivanie dvuh oblomkov, na kotorye
atomnoe yadro raspalos'. |nergiya, vysvobozhdayushchayasya pri atomnom vzryve,
vydelyaetsya, stalo byt', neposredstvenno iz etogo istochnika, a ne voznikaet
blagodarya prevrashcheniyu massy v energiyu. Ibo chislo elementarnyh chastic s
konechnoj massoj pokoya vo vremya atomnogo vzryva sovershenno ne umen'shaetsya.
Pravda, energiya svyazi "stroitel'nyh kirpichej" atomnogo yadra proyavlyaet sebya
takzhe v massah pokoya yader, i poetomu vysvobozhdenie energii kosvenno svyazano
i s izmeneniem mass atomnyh yader.
|kvivalentnost' massy i energii, krome svoego ogromnogo znacheniya dlya
prakticheskoj fiziki, podnyala takzhe voprosy, svyazannye s ochen' staroj
filosofskoj problematikoj. Razlichnye filosofskie sistemy proshlogo ishodili
iz tezisa, chto substanciya, ili materiya, neunichtozhima. |ksperimenty, kotorye
provodyatsya v sovremennoj fizike, pokazali, chto elementarnye chasticy,
naprimer, pozitrony i elektrony, mogut byt' unichtozheny i prevrashcheny v
izluchenie. Oznachaet li eto, chto bolee starye filosofskie sistemy tem samym
oprovergnuty novejshim opytom i chto argumenty, vydvigayushchiesya v etih bolee
rannih sistemah, dolzhny schitat'sya lozhnymi?
|to bylo by, nesomnenno, neskol'ko prezhdevremennoe i neopravdannoe
zaklyuchenie, ibo ponyatiya "substanciya" i "materiya" v antichnoj ili
srednevekovoj filosofii nel'zya prosto otozhdestvlyat' s ponyatiem "massa" v
sovremennoj fizike. Esli nashi sovremennye znaniya vyrazit' na yazyke bolee
staryh filosofskih sistem, to mozhno bylo by, naprimer, massu i energiyu
rassmatrivat' v kachestve dvuh razlichnyh form odnoj i toj zhe substancii i,
takim obrazom, sohranit' predstavlenie o neunichtozhimosti substancii.
S drugoj storony, edva li mozhno skazat', chto tak uzh mnogo dostigayut,
vyrazhaya novejshie znaniya na starom yazyke. Filosofskie sistemy proshlogo
sformirovalis' iz vsej sovokupnosti znanij togo vremeni i poetomu
sootvetstvuyut tomu obrazu myshleniya, kakoj privodil k etim znaniyam. Imeetsya
polnoe osnovanie schitat', chto filosofy, razmyshlyavshie o prirode mnogo
stoletij nazad, ne mogli predvidet' razvitie kvantovoj teorii ili teorii
otnositel'nosti. Poetomu ponyatiya, k kotorym filosofy davno proshedshego
vremeni prishli na osnove analiza svoih znanij o prirode, ne mogut nyne
sootvetstvovat' yavleniyam, mogushchim byt' nablyudaemymi tol'ko s pomoshch'yu
slozhnejshih -tehnicheskih sredstv nashego vremeni.
No prezhde chem budut obsuzhdeny filosofskie vyvody iz teorii
otnositel'nosti, sleduet eshche kratko obrisovat' ee dal'nejshee razvitie.
Gipoteticheskaya substanciya "efir", igravshaya stol' vazhnuyu rol' v bolee
rannih istolkovaniyah teorii Maksvella v XIX stoletii, kak eto uzhe
upominalos' vyshe, byla ustranena teoriej otnositel'nosti. |to obstoyatel'stvo
chasto vyrazhayut takzhe v vide utverzhdeniya, chto teoriej otnositel'nosti bylo
ustraneno absolyutnoe prostranstvo. No takoe utverzhdenie nuzhdaetsya v
nekotoryh ogovorkah. Pravda, soglasno special'noj teorii otnositel'nosti,
bol'she nel'zya vybrat' opredelennuyu sistemu otscheta, otnositel'no kotoroj
efir pokoilsya by i kotoraya po etoj prichine zasluzhivala by nazvanie
"absolyutnoj". No bylo by vse zhe nepravil'no utverzhdat', chto teper'
prostranstvo budto by poteryalo vse fizicheskie kachestva. Uravneniya dvizheniya
material'nyh tel ili polej vse eshche prinimayut razlichnyj vid v "obychnoj"
sisteme otscheta i v drugoj sisteme, ravnomerno vrashchayushchejsya otnositel'no
"obychnoj" sistemy otscheta. Esli ogranichivayutsya teoriej otnositel'nosti 1905,
1906 godov, to sushchestvovanie, centrobezhnyh sil vo vrashchayushchejsya sisteme
otscheta dokazyvaet, chto sushchestvuyut fizicheskie svojstva prostranstva,
pozvolyayushchie otlichit' vrashchayushchiesya sistemy ot nevrashchayushchihsya.
V filosofskom plane eto ne kazhetsya udovletvoritel'nym, i bylo by
predpochtitel'nee pripisyvat' fizicheskie svojstva tol'ko fizicheskim ob®ektam,
kak, naprimer, material'nym telam ili polyam, a ne pustomu prostranstvu.
Odnako esli ogranichit'sya rassmotreniem elektromagnitnyh processov i
mehanicheskih dvizhenij, to nalichie etih svojstv u pustogo prostranstva
sleduet prosto iz faktov, kotorye ne mogut byt' osporeny, naprimer iz fakta
sushchestvovaniya centrobezhnoj sily.
Tshchatel'nyj analiz etoj situacii privel |jnshtejna primerno desyatiletie
spustya k ves'ma vazhnomu obobshcheniyu teorii otnositel'nosti, obychno nazyvaemomu
"obshchej teoriej otnositel'nosti". No, prezhde chem perejti k izlozheniyu osnovnyh
idej novoj teorii, neobhodimo skazat' neskol'ko slov o stepeni
dostovernosti, kotoraya garantiruet spravedlivost' etih dvuh razdelov teorii
otnositel'nosti. Teoriya, sozdannaya v 1905 -- 1906 godah, to est' tak
nazyvaemaya "special'naya" teoriya otnositel'nosti, osnovana na mnozhestve
ochen' tochno proverennyh eksperimental'nyh faktov -- na opytah
Majkel'sona i Morleya i mnogih drugih podobnyh eksperimentah, na
ekvivalentnosti massy i energii v ochen' bol'shom chisle radioaktivnyh
processov, na ochen' tochno nablyudaemoj zavisimosti vremeni zhizni
radioaktivnyh ob®ektov ot skorosti radioaktivnyh chastic i t. d. |ta teoriya
yavlyaetsya, takim obrazom, tverdym, nadezhnym .osnovaniem sovremennoj fiziki i
pri nashem segodnyashnem znanii ne mozhet byt' osporena.
V otnoshenii obshchej teorii otnositel'nosti eksperimental'nye
dokazatel'stva, naprotiv, gorazdo menee ubeditel'ny, tak kak v obshchem
eksperimental'nyj material ochen' ogranichen. Imeetsya tol'ko neskol'ko
astronomicheskih nablyudenij, s pomoshch'yu kotoryh mozhno proverit' spravedlivost'
predpolozhenij teorii otnositel'nosti. Poetomu vtoraya teoriya bolee
gipotetichna, chem pervaya.
Reshayushchaya fundamental'naya gipoteza obshchej teorii otnositel'nosti --
predpolozhenie o tozhdestve tyagoteyushchej i inertnoj mass. Ves'ma tshchatel'nye
izmereniya pokazali, chto massa tela, opredelyaemaya ego vesom, v tochnosti
proporcional'na drugoj masse, opredelyaemoj inerciej tela. Dazhe samye tochnye
izmereniya nikogda ne davali nikakih otklonenij ot etogo zakona. Esli etot
zakon imeet universal'noe znachenie, to sily tyagoteniya mogut byt' postavleny
v parallel' s centrobezhnymi ili drugimi silami, voznikayushchimi kak reakciya na
inercionnye vozdejstviya. Tak kak centrobezhnye sily dolzhny byt' postavleny v
svyaz' s fizicheskimi svojstvami pustogo prostranstva, kak eto pokazano vyshe,
to |jnshtejn prishel k gipoteze o tom, chto sily tyagoteniya takzhe sootvetstvuyut
svojstvam pustogo prostranstva. |to byl ochen' vazhnyj shag, kotoryj totchas zhe
sdelal neobhodimym novyj shag v tom zhe napravlenii. My znaem, chto sily
tyagoteniya vyzyvayutsya massami. Poetomu esli tyagotenie svyazano so svojstvami
prostranstva, to eti svojstva prostranstva dolzhny byt' porozhdeny massoj ili
ispytyvat' vozdejstviya mass. Centrobezhnye sily vo vrashchayushchejsya sisteme
otscheta, vozmozhno, dolzhny vyzyvat'sya vrashcheniem otnositel'no etoj sistemy
ves'ma udalennyh mass vselennoj.
CHtoby provesti v zhizn' programmu, namechennuyu v etih utverzhdeniyah,
|jnshtejn dolzhen byl svyazat' eti osnovopolagayushchie fizicheskie soobrazheniya s
matematicheskoj shemoj obshchej geometrii, razvitoj Rimanom. Tak kak svojstva
prostranstva, ochevidno, nepreryvno menyayutsya s izmeneniem gravitacionnyh
polej, to geometriya mira dolzhna byt' podobnoj geometrii iskrivlennyh
poverhnostej, na kotoryh pryamye linii evklidovoj geometrii dolzhny byt'
zameneny geodezicheskimi liniyami, to est' liniyami naimen'shej dliny, i
krivizna nepreryvno menyaetsya ot tochki k tochke. V kachestve okonchatel'nogo
rezul'tata |jnshtejn smog predpolozhit' v konce koncov matematicheskuyu
formulirovku sootnosheniya mezhdu raspredeleniem mass i parametrami,
opredelyayushchimi geometriyu. |ta teoriya pravil'no otobrazhaet obshcheizvestnye
fakty, harakterizuyushchie tyagotenie. Ona v ochen' horoshem priblizhenii identichna
s obych-
noj teoriej tyagoteniya i, krome togo, predskazyvaet nekotorye ochen'
interesnye effekty, lezhashchie kak raz na granice vozmozhnostej izmeritel'nyh
priborov. K nim otnositsya, naprimer, vliyanie sily tyagoteniya na izluchenie.
Esli massivnaya zvezda ispuskaet monohromaticheskoe izluchenie, to
svetovye kvanty, udalyayas' ot zvezdy v pole ee tyagoteniya, teryayut chast' svoej
energii. Otsyuda sleduet, chto ispuskaemye spektral'nye linii dolzhny
ispytyvat' smeshchenie k krasnomu koncu spektra. Do sih por net eshche, kak ochen'
yasno pokazalo obsuzhdenie Frejndlihom provedennyh donyne opytov, ni odnogo ne
vyzyvayushchego vozrazhenij eksperimental'nogo dokazatel'stva nalichiya etogo
krasnogo smeshcheniya. No bylo by takzhe prezhdevremenno zaklyuchit', chto opyty
yakoby oprovergli predskazaniya teorii |jnshtejna.
Luch sveta, prohodyashchij vblizi Solnca, dolzhen otklonyat'sya polem tyagoteniya
Solnca. |to otklonenie imeet, kak eksperimental'no pokazano Frejndlihom i
drugimi astronomami, predskazyvaemyj poryadok velichiny. No sovpadaet li
otklonenie tochno s predskazyvaemoj teoriej |jnshtejna velichinoj -- etot
vopros ostalsya eshche ne reshennym.
Luchshim eksperimental'nym dokazatel'stvom spravedlivosti obshchej teorii
otnositel'nosti yavlyaetsya, kazhetsya, dvizhenie perigeliya orbity planety
Merkurij, velichina kotorogo, po-vidimomu, nahoditsya v ochen' horoshem soglasii
s predskazaniyami teorii.
Hotya, takim obrazom, eksperimental'nyj bazis obshchej teorii
otnositel'nosti eshche dovol'no uzok, ona, odnako, soderzhit idei ogromnejshej
stepeni vazhnosti. V techenie vsego vremeni razvitiya matematiki ot antichnosti
do XIX stoletiya evklidova geometriya rassmatrivalas' kak samoochevidnaya.
Aksiomy Evklida imeli otnoshenie k osnovaniyam lyuboj matematicheskoj teorii
geometricheskogo haraktera i predstavlyali soboj bazis, kotoryj ne mog byt'
postavlen pod somnenie. Zatem v XIX stoletii matematiki Bol'yaj i
Lobachevskij, Gauss i Riman nashli, chto mozhno postroit' drugie geometrii,
kotorye mogut byt' razvity s toj zhe matematicheskoj strogost'yu, chto i
evklidova. Poetomu vopros o tom, kakaya geometriya yavlyaetsya spravedlivoj, s
etogo vremeni stanovitsya empiricheskim. I tol'ko v trudah |jnshtejna etot
vopros smog byt' postavlen kak fizicheskij. Geometriya, o kotoroj idet rech' v
obshchej teorii otnositel'nosti, vklyuchaet v sebya ne tol'ko geometriyu
trehmernogo prostranstva, no i chetyrehmernoe mnogoobrazie prostranstva i
vremeni. Teoriya otnositel'nosti ustanavlivaet svyaz' mezhdu geometriej etogo
mnogoobraziya i raspredeleniem mass vo vselennoj. Znachit, eta teoriya
podnimaet v novoj forme starye voprosy prostranstva i vremeni v sluchae ochen'
bol'shih rasstoyanij, i ona predpolagaet otvety, kotorye mogut byt' provereny
nablyudeniyami.
Sledovatel'no, mozhno snova postavit' ochen' starye filosofskie voprosy,
zanimavshie chelovecheskij razum so vremeni samyh rannih epoh filosofii i
nauki: konechno ili beskonechno prostranstvo? CHto bylo do nachala vremeni? CHto
budet v konce vremeni? Ili u vre-
meni net ni nachala, ni konca? |ti voprosy nashli razlichnye otvety v
razlichnyh religiyah i filosofskih sistemah. V filosofii Aristotelya, naprimer,
vse prostranstvo vselennoj predstavlyalos' kak konechnoe, hotya ono i bylo
beskonechno delimo. Prostranstvo voznikaet blagodarya protyazhennosti tel, ono v
izvestnom smysle rastyagivaetsya telami. Poetomu tam, gde net nikakih tel, net
i prostranstva. Vselennaya sostoit iz Zemli, Solnca i zvezd -- konechnogo
chisla tel. Po tu storonu sfery nepodvizhnyh zvezd net nikakogo prostranstva.
Poetomu prostranstvo vselennoj i bylo konechnym. V filosofii Kanta etot
vopros prinadlezhal k tomu, chto on nazval "antinomiyami", -- k chislu voprosov,
na kotorye nel'zya otvetit', tak kak dva razlichnyh dokazatel'stva vedut k
vzaimno protivopolozhnym vyvodam. Prostranstvo ne mozhet byt' konechnym, potomu
chto my ne mozhem sebe predstavit' "konec" prostranstva. I kakoj by tochki
prostranstva my ni dostigli, my vsegda predstavlyaem sebe, chto mozhem
dvigat'sya eshche dal'she. No prostranstvo ne mozhet byt' i beskonechnym, potomu
chto prostranstvo -- eto nechto, chto my mozhem sebe predstavit', inache ponyatiya
prostranstva ne vozniklo by vovse, a my ne mozhem predstavit' sebe
beskonechnoe prostranstvo V otnoshenii etogo vtorogo utverzhdeniya
dokazatel'stvo Kanta nel'zya peredat' doslovno. Utverzhdenie "prostranstvo
beskonechno" oznachaet dlya nas nechto negativnoe: my ne mozhem dojti do "konca"
prostranstva. Dlya Kanta, odnako, beskonechnost' prostranstva oznachaet nechto
dejstvitel'no dannoe, nechto, chto "sushchestvuet" v smysle, kotoryj my edva li
mozhem vyrazit'. Kant prihodit k vyvodu, chto na vopros o tom, konechno ili
beskonechno prostranstvo, nel'zya dat' nikakogo racional'nogo otveta, potomu
chto vselennaya v celom ne mozhet byt' predmetom nashego opyta.
Podobnoe zhe polozhenie voznikaet i otnositel'no problemy beskonechnosti
vremeni. V ispovedi Avgustina, naprimer, vopros postavlen v sleduyushchej forme:
"CHto delal bog do togo, kak on sozdal mir?" Avgustin ne byl udovletvoren
izvestnym otvetom: "Bog byl zanyat tem, chto sozdaval ad dlya lyudej, zadayushchih
glupye voprosy". |to byl by slishkom deshevyj otvet, polagaet Avgustin; i on
pytaetsya racional'no proanalizirovat' problemu: tol'ko dlya nas vremya techet,
tol'ko my ozhidaem ego kak budushchee, ono protekaet dlya nas kak nastoyashchee
mgnovenie, i my vspominaem o nem, kak o proshlom. No bog ne nahoditsya vo
vremeni. Tysyacha let dlya nego -- chto odin den', i odin den' -- chto tysyacha
let. Vremya bylo sozdano vmeste s mirom, ono, stalo byt', prinadlezhit miru, i
poetomu v to vremya, kogda ne sushchestvovalo vselennoj, ne bylo i nikakogo
vremeni. Dlya boga ves' hod sobytij vo vselennoj byl dan srazu. Znachit, ne
bylo nikakogo vremeni do togo, kak mir byl sozdan bogom.
Pravda, legko ponyat', chto v podobnyh formulirovkah ponyatie "sozdan"
totchas zhe privodit k sushchestvennym trudnostyam. |to slovo, v tom vide kak ono
obychno upotreblyaetsya, oznachaet nechto, chto voznikaet i chego ranee ne
sushchestvovalo, i v etom smysle ono uzhe predpolagaet ponyatie vremeni. Poetomu
v racional'nyh vyrazheniyah nevoz-
mozhno dat' opredelenie togo, chto mozhno ponimat' pod oborotom rechi
"vremya bylo sozdano". |to obstoyatel'stvo snova napominaet nam chasto
obsuzhdaemyj urok, kotoryj neobhodimo izvlech' iz novejshego razvitiya fiziki, a
imenno: chto vsyakoe slovo ili vsyakoe ponyatie, kakim by yasnym ono nam ni
kazalos', imeet vse-taki tol'ko ogranichennuyu oblast' primeneniya.
|ti voprosy o beskonechnosti prostranstva i vremeni mogut byt' v obshchej
teorii otnositel'nosti postavleny i otchasti -- na osnovanii empiricheskogo
materiala -- resheny. Esli teoriya pravil'no opisyvaet svyaz' chetyrehmernoj
geometrii prostranstva i vremeni s raspredeleniem mass vo vselennoj, to
astronomicheskie nablyudeniya o raspredelenii spiral'nyh tumannostej v
prostranstve mogut dat' nam informaciyu o geometrii vselennoj. Togda mozhno
budet postroit' po krajnej mere modeli vselennoj, kosmologicheskie kartiny,
sledstviya kotoryh mogut byt' sravneny s empiricheskimi faktami.
Nashi sovremennye astronomicheskie poznaniya ne pozvolyayut okonchatel'no
reshit', kakuyu iz neskol'kih vozmozhnyh modelej sleduet vybrat'. Mozhet
okazat'sya, chto prostranstvo vselennoj konechno. No eto ne oznachalo by, chto v
kakom-nibud' meste est' "konec" vselennoj. |to velo by tol'ko k tomu, chto
esli by my vse dalee i dalee prodvigalis' vo vselennoj v odnom opredelennom
napravlenii, to v konce koncov dolzhny byli by vozvratit'sya k tochke, iz
kotoroj nachali dvizhenie. Polozhenie, stalo byt', napominalo by dvumernuyu
geometriyu na poverhnosti Zemli, gde my takzhe, esli budem dvigat'sya iz
opredelennoj tochki vse dalee i dalee, skazhem, v vostochnom napravlenii, v
konce koncov vozvratimsya k etoj tochke s zapada.
CHto kasaetsya vremeni, to zdes', kazhetsya, chto-to vrode "nachala" imelo
mesto. Mnogie nablyudeniya ukazyvayut na to, chto vselennaya okolo 4 milliardov
let nazad imela "nachalo" ili, vo vsyakom sluchae, chto v to vremya materiya
vselennoj byla skoncentrirovana v znachitel'no men'shem ob®eme prostranstva,
chem sejchas, i chto s togo vremeni vselennaya vse eshche prodolzhaet rasshiryat'sya iz
etogo nebol'shogo ob®ema s razlichnymi skorostyami. |to odno i to zhe vremya v 4
milliarda let vse snova i snova poyavlyaetsya vo mnogih razlichnyh nablyudeniyah,
naprimer vozrasta meteoritov, mineralov na Zemle i t. d., i poetomu bylo by,
veroyatno, zatrudnitel'no najti etomu ob®yasnenie, sovershenno otlichnoe ot idei
vozniknoveniya mira 4 milliarda let nazad. Esli ideya "vozniknoveniya" v etoj
forme okazhetsya pravil'noj, to eto budet oznachat', chto po tu storonu
ukazannogo momenta vremeni -- to est' ranee chem 4 milliarda let nazad --
ponyatie vremeni dolzhno preterpet' sushchestvennye izmeneniya. |to bolee
ostorozhnoe zaklyuchenie stanovitsya na mesto prostoj formulirovki o sozdanii
mira. Pri sovremennom sostoyanii astronomicheskih nablyudenij eti voprosy
geometrii prostranstva-vremeni eshche ne mogut byt' resheny s kakoj-nibud'
stepen'yu nadezhnosti. No uzhe dovol'no interesno znat', chto eti voprosy,
vozmozhno, pozdnee smogut byt' resheny v odin prekrasnyj moment na prochnoj
osnove astronomicheskih znanij.
Dazhe esli dal'nejshee rassmotrenie ogranichit' bolee nadezhno obosnovannoj
special'noj teoriej otnositel'nosti, to mozhno ne somnevat'sya, chto eta teoriya
v ogromnoj stepeni izmenila nashi predstavleniya o strukture prostranstva i
vremeni. Bespokoit v etih izmeneniyah, pozhaluj, ne stol'ko ih osobennaya
priroda, skol'ko tot fakt, chto oni voobshche okazalis' vozmozhny. Struktura
prostranstva i vremeni, kotoruyu N'yuton matematicheski ustanovil v kachestve
osnovy svoego opisaniya prirody, ne soderzhala nikakih vnutrennih
protivorechij, byla prosta i ochen' tochno sootvetstvovala upotrebleniyu ponyatij
prostranstva i vremeni, k kotoromu my privykli v povsednevnoj zhizni.
Sootvetstvie fakticheski bylo stol' blizkim, chto n'yutonovskie opredeleniya
mozhno bylo rassmatrivat' prosto kak tochnuyu matematicheskuyu formulirovku etih
ponyatij prostranstva i vremeni povsednevnoj zhizni. Do teorii otnositel'nosti
schitalos' samo soboj razumeyushchimsya, chto processy mogut byt' uporyadocheny vo
vremeni nezavisimo ot ih raspolozheniya v prostranstve. My znaem, chto v
povsednevnoj zhizni eto vpechatlenie voznikaet potomu, chto skorost' sveta
znachitel'no bol'she kakih ugodno drugih skorostej, s kotorymi imeyut delo v
povsednevnoj zhizni. V to vremya eto ogranichenie, estestvenno, nikto ne
predstavlyal sebe otchetlivo. No dazhe pri uslovii, chto sejchas my znaem ob etom
ogranichenii, edva li mozhno sebe predstavit', chto poryadok sobytij vo vremeni
dolzhen zaviset' ot ih prostranstvennogo raspolozheniya, to est' ot mesta, v
kotorom oni proishodyat.
Filosofiya Kanta pozdnee privlekla vnimanie k tomu faktu, chto ponyatiya
prostranstva i vremeni vklyuchayutsya v nashi otnosheniya s prirodoj, a ne tol'ko
prinadlezhat prirode samoj. My ne mozhem opisyvat' prirodu, ne pol'zuyas' etimi
ponyatiyami. Poetomu v izvestnom smysle eti ponyatiya apriorny, oni predstavlyayut
soboj prezhde vsego uslovie opyta, a ne rezul'tat opyta, i potomu voobshche
predpolagaetsya, chto oni ne mogut byt' izmeneny novym opytom. Vvidu etogo
neobhodimost' izmeneniya okazalas' bol'shoj neozhidannost'yu. Uchenye v pervyj
raz oshchutili, kakaya neobhodima ostorozhnost' pri popytkah primenit' ponyatiya
povsednevnoj zhizni k usovershenstvovannomu na baze novejshej eksperimental'noj
tehniki opytu. Dazhe tochnaya i neprotivorechivaya formulirovka etih ponyatij na
matematicheskom yazyke n'yutonovskoj mehaniki ili ih tshchatel'nyj analiz v
filosofii Kanta ne dali nikakoj garantii ot neobhodimosti ih kriticheskogo
analiza, kotoryj stal vozmozhen pozdnee blagodarya isklyuchitel'no tochnym
izmereniyam. |to preduprezhdenie pozdnee okazalos' dlya razvitiya novejshej
fiziki chrezvychajno poleznym, i ponyat' kvantovuyu teoriyu bylo by navernyaka
znachitel'no trudnee, esli by uspeh teorii otnositel'nosti ne predostereg
fizikov ot nekriticheskogo primeneniya ponyatij, kotorye zaimstvovany iz
povsednevnoj zhizni ili klassicheskoj fiziki.
VIII. KRITIKA I KONTRPREDLOZHENIYA V OTNOSHENII KOPENGAGENSKOJ
INTERPRETACII KVANTOVOJ TEORII
Kopengagenskaya interpretaciya kvantovoj teorii daleko uvela fizikov ot
prostyh materialisticheskih vozzrenij, gospodstvuyushchih v estestvoznanii XIX
stoletiya. Tak kak eti vozzreniya byli ne tol'ko samym tesnym obrazom svyazany
s estestvoznaniem togo vremeni, no i ochen' obstoyatel'no proanalizirovany v
nekotoryh filosofskih sistemah i blagodarya etomu ochen' gluboko pronikli v
samo myshlenie chelovechestva, to vpolne ponyatno, chto bylo predprinyato mnogo
popytok podvergnut' kopengagenskuyu interpretaciyu kritike i zamenit' ee
drugoj, bolee sootvetstvuyushchej predstavleniyam klassicheskoj fiziki i
materialisticheskoj filosofii.
|ti popytki predprinimayutsya s pozicij, kotorye mozhno razdelit' na tri
razlichnye gruppy. Predstaviteli pervoj gruppy hotya i prinimayut polnost'yu
kopengagenskuyu interpretaciyu eksperimentov, po krajnej mere poskol'ku eto
kasaetsya eksperimentov, provedennyh do nastoyashchego vremeni, no ne
udovletvoreny ispol'zuemym pri etom yazykom, to est' lezhashchej v osnove ee
filosofiej, i zamenyayut ee drugoj. Drugimi slovami: oni pytayutsya izmenit'
filosofiyu, ne menyaya pri etom fiziki. V nekotoryh rabotah predstavitelej etoj
pervoj gruppy soglasie s kopengagenskoj interpretaciej ogranichivaetsya
eksperimental'nymi predskazaniyami etoj interpretacii otnositel'no vseh
eksperimentov, kotorye byli do sih por provedeny ili kotorye tol'ko imeyut
otnoshenie k obychnoj fizike elektronov.
Predstaviteli vtoroj gruppy yasno predstavlyayut sebe, chto kopengagenskaya
interpretaciya yavlyaetsya edinstvenno priemlemym istolkovaniem, esli
eksperimental'nye dannye dejstvitel'no povsyudu soglasuyutsya s predskazaniyami
etoj interpretacii. Poetomu v rabotah etoj gruppy delayutsya popytki v
opredelennyh kriticheskih punktah izmenit' kvantovuyu teoriyu.
Nakonec, predstaviteli tret'ej gruppy prosto vyrazhayut svoyu obshchuyu
neudovletvorennost' kvantovoj teoriej, ne vydvigaya pri etom opredelennyh
kontrpredlozhenij, bud' oni fizicheskogo ili filosofskogo haraktera. K
predstavitelyam etoj gruppy mozhno prichislit' |jnshtejna, Laue i SHredingera.
Istoricheski vozrazheniya protiv kopengagenskoj interpretacii vydvigalis'
prezhde vsego etoj gruppoj.
Vse opponenty kvantovoj teorii ediny, odnako, v odnom punkte. Bylo by
zhelatel'no, po ih mneniyu, vozvratit'sya k predstavleniyu o real'nosti,
svojstvennomu klassicheskoj fizike, ili, govorya na bolee obshchem filosofskom
yazyke, k ontologii materializma, to est' k predstavleniyu ob ob®ektivnom,
real'nom mire, mel'chajshie chasti kotorogo sushchestvuyut stol' zhe ob®ektivnym
obrazom, chto i kamni i derev'ya, nezavisimo ot togo, nablyudaem my ih ili net.
No kak raz®yasneno v odnoj iz predydushchih glav, eto nevozmozhno ili, vo
vsyakom sluchae, vsledstvie prirody atomnyh yavlenij, vozmozhno ne polnost'yu.
Nashej zadachej ne mozhet yavlyat'sya vyskazyvanie pozhelanij otnositel'no togo,
kakimi dolzhny byt', sobstvenno govorya, atomnye yavleniya. Nashej zadachej mozhet
byt' tol'ko ponimanie ih.
Kogda razbirayut raboty predstavitelej pervoj gruppy, to vazhno s samogo
nachala imet' v vidu, chto tolkovaniya, soderzhashchiesya v etih rabotah, ne mogut
byt' oprovergnuty eksperimentom, tak kak oni ved' tol'ko povtoryayut
kopengagenskuyu interpretaciyu na drugom yazyke. So strogo pozitivistskoj tochki
zreniya mozhno bylo by dazhe skazat', chto zdes' my imeem delo sovsem ne s
kontrpredlozheniyami, vydvinutymi protiv kopengagenskoj interpretacii, a s ih
tochnym povtoreniem na drugom yazyke. Poetomu mozhno tol'ko sporit' o
celesoobraznosti etogo yazyka. |ta gruppa kontrpredlozhenij ispol'zuet ideyu
"skrytyh parametrov". Tak kak zakony kvantovoj teorii predskazyvayut
rezul'taty eksperimenta, voobshche govorya, tol'ko statisticheski, to,
osnovyvayas' na klassicheskoj tochke zreniya, mozhno bylo by predpolozhit', chto
sushchestvuyut skrytye parametry, kotorye, buduchi nenablyudaemy v lyubom obychnom
eksperimente, v dejstvitel'nosti opredelyayut rezul'tat eksperimenta, kak eto
vsegda schitalos' ranee v sootvetstvii s principom prichinnosti. Poetomu v
nekotoryh rabotah byla predprinyata popytka izobresti takie parametry vnutri
ramok kvantovoj mehaniki.
V etom plane vydvinul, naprimer, svoi kontrpredlozheniya protiv
kopengagenskoj interpretacii Bom, idei kotorogo nedavno byli do nekotoroj
stepeni podderzhany takzhe de Brojlem 10. Interpretaciya Boma razrabotana
vplot' do detalej. Poetomu ona mozhet sluzhit' zdes' osnovoj obsuzhdeniya. Bom
rassmatrivaet chasticy kak ob®ektivno sushchestvuyushchie struktury, podobno
material'nym tochkam klassicheskoj mehaniki. Volny v konfiguracionnom
prostranstve yavlyayutsya v ego interpretacii takzhe "ob®ektivno sushchestvuyushchimi",
podobno elektricheskim polyam. Pravda, konfiguracionnoe prostranstvo
predstavlyaet soboj prostranstvo mnogih izmerenij, otnosyashchihsya k razlichnym
koordinatam vseh prinadlezhashchih sistem chastic. V svyazi s etim voznikaet
pervaya trudnost': chto imeyut v vidu, kogda nazyvayut volny v konfiguracionnom
prostranstve "real'no sushchestvuyushchimi"? Konfiguracionnoe prostranstvo
predstavlyaet soboj ochen' abstraktnoe prostranstvo. Slovo zhe "real'noe"
proishodit ot latinskogo slova "res" i oznachaet "predmet", "veshch'". No veshchi
sushchestvuyut v obychnom, trehmernom, a ne v abstraktnom konfigura-
cionnom prostranstve. Rassmotrenie voln v konfiguracionnom prostranstve
v kachestve ob®ektivnyh imelo by opravdanie lish' v tom sluchae, esli by my
etim rassmotreniem hoteli skazat', chto eti volny ne zavisyat ot nablyudatelya
No vse zhe ih vryad li mozhno nazvat' dejstvitel'no sushchestvuyushchimi, ili
real'nymi, esli my tol'ko .ne hotim proizvol'no menyat' znachenie slov Bom
opredelyaet zatem linii, peresekayushchie poverhnosti postoyannoj fazy pod pryamym
uglom, kak vozmozhnye traektorii chastic. Kakaya iz etih linij okazhetsya
dejstvitel'noj traektoriej chasticy, zavisit, po mneniyu Boma, ot istorii
sistemy i svojstv izmeritel'nogo pribora, i reshit' etot vopros, ne znaya o
sisteme i izmeritel'nom pribore bol'she togo, chto fakticheski mozhet byt'
izvestno, nel'zya. |ta istoriya (sistemy i pribora) fakticheski soderzhit v
takom sluchae "skrytye parametry", a imenno real'nuyu traektoriyu elektrona do
togo, kak eksperiment nachalsya.
Odnim iz sledstvij etoj interpretacii, kak podcherknul Pauli, yavlyaetsya
to, chto elektrony mnogih atomov v stacionarnom sostoyanii dolzhny pokoit'sya,
chto oni, stalo byt', ne dolzhny sovershat' nikakih dvizhenij po orbitam vokrug
atomnogo yadra |to kazhetsya na pervyj vzglyad protivorechashchim eksperimentu, tak
kak izmereniya skorostej elektronov v osnovnom sostoyanii (naprimer, s pomoshch'yu
Kompton-effekta) vsegda dayut v itoge nekotoroe raspredelenie elektronov
osnovnogo sostoyaniya po skorostyam, kotoroe v sootvetstvii s pravilami
kvantovoj mehaniki daetsya kvadratom volnovoj funkcii v prostranstve
skorostej (impul'sov). V etom sluchae, odnako, Bom mozhet otvetit', chto
izmerenie ne podlezhit bol'she rassmotreniyu na osnovanii prezhnih zakonov.
Poetomu hotya pri obychnoj ocenke rezul'tata izmereniya v kachestve
raspredeleniya po skorostyam budet poluchat'sya kvadrat volnovoj funkcii v
prostranstve skorostej (impul'sov), no esli pri rassmotrenii izmeritel'noj
apparatury prinimat' vo vnimanie kvantovuyu teoriyu i osobenno vvedennye Bomom
ad hoc kvantovo-mehanicheskie potencialy, to vyvod -- v dejstvitel'nosti
elektrony v stacionarnom sostoyanii vsegda pokoyatsya -- byl by vse-taki
dopustim. |tomu sootvetstvuet tot fakt, chto vvedennye Bomom v etoj svyazi
kvantovye potencialy imeyut ochen' strannye svojstva: naprimer, oni otlichny ot
nulya na lyubom skol' ugodno bol'shom rasstoyanii. Takoj cenoj Bom nadeetsya
poluchit' vozmozhnost' utverzhdat': "Dlya nas net neobhodimosti otkazyvat'sya v
oblasti kvantovoj teorii ot tochnogo, racional'nogo i ob®ektivnogo opisaniya
individual'nyh sistem" No takoe ob®ektivnoe opisanie razoblachaet sebya pri
etom kak raznovidnost' ideologicheskoj nadstrojki, tol'ko v ochen' maloj
stepeni svyazannoj s neposredstvennoj fizicheskoj real'nost'yu. Ibo ved'
skrytye parametry v interpretacii Boma takovy, chto oni nikogda ne mogut
vstretit'sya v opisanii real'nyh processov, poskol'ku kvantovaya teoriya
ostaetsya neizmennoj.
CHtoby izbezhat' etoj trudnosti, Bom vyskazal nadezhdu, chto v budushchih
eksperimentah (naprimer, na rasstoyaniyah, men'shih 10-13 sm)
skrytye parametry vse-taki eshche budut imet' fizicheskij smysl, i tem
samym kvantovaya teoriya mozhet okazat'sya lozhnoj. Bor po povodu vyskazyvaniya
takih nadezhd obychno govorit" chto po strukture oni podobny priblizitel'no
takomu utverzhdeniyu: "Mozhno nadeyat'sya, chto vposledstvii okazhetsya, chto v
nekotoryh sluchayah 2H2 --5, ibo eto bylo by vygodno dlya nashih finansov". Na
samom dele ispolnenie nadezhd Boma lishilo by pochvy ne tol'ko kvantovuyu
mehaniku, no tem samym i interpretaciyu Boma. Konechno, v to zhe vremya
neobhodimo podcherknut', chto privedennaya analogiya, hotya ona i predstavlyaetsya
polnoj, ne yavlyaetsya s tochki zreniya logiki neotrazimym argumentom protiv
vozmozhnogo budushchego izmeneniya kvantovoj teorii v predlagaemom Bomom
napravlenii. Ibo v principe mozhno sebe predstavit', chto, naprimer,
posleduyushchee razvitie matematicheskoj logiki mozhet pridat' opredelennyj smysl
utverzhdeniyu, chto v isklyuchitel'nyh sluchayah 2H2 mozhet byt' ravno 5 i chto v
takom sluchae eta obobshchennaya matematika, vozmozhno, dazhe budet ispol'zovat'sya
dlya vychislenij v oblasti ekonomiki. I vse zhe na osnovanii faktov, ne
pribegaya dazhe k ubeditel'nym logicheskim argumentam, my ubezhdeny, chto takie
izmeneniya v matematike nichem ne smogut pomoch' nashim finansam. Poetomu
neponyatno i to, kak mogut byt' primeneny dlya opisaniya fizicheskih yavlenij te
matematicheskie idei, na kotorye Bom ukazyvaet kak na vozmozhnoe osushchestvlenie
svoih nadezhd.
Esli otvlech'sya ot etogo vozmozhnogo izmeneniya kvantovoj teorii, to yazyk
Boma, kak uzhe otmechalos', ne govorit v otnoshenii fiziki nichego inogo, chem
yazyk kopengagenskoj interpretacii. V takom sluchae ostaetsya tol'ko vopros o
celesoobraznosti etogo yazyka. Naryadu s tem, chto my uzhe otmechali o
traektoriyah chastic, kogda rassmatrivali eti rassuzhdeniya kak nenuzhnuyu
ideologicheskuyu nadstrojku, sleduet takzhe otmetit', chto yazyk Boma razrushaet
prisushchuyu kvantovoj teorii simmetriyu koordinat i skorostej, ili, tochnee
govorya, koordinat i impul'sov. Tak kak svojstva simmetrii vsegda imeyut
otnoshenie k sokrovennejshej fizicheskoj sushchnosti teorii, to ostaetsya
neponyatnym, chto my vyigraem ot ustraneniya ih v sootvetstvuyushchem yazyke.
Podobnoe zhe vozrazhenie v neskol'ko drugoj forme mozhno privesti i protiv
statisticheskoj interpretacii Boppa i neskol'ko otlichnoj ot nee interpretacii
Fen'esha. Bopp prinimaet v kachestve osnovnogo kvantovo-mehanicheskogo processa
vozniknovenie i unichtozhenie chastic, kotorye yavlyayutsya real'nymi v
klassicheskom smysle slova, a imenno v smysle materialisticheskoj ontologii, i
zakony kvantovoj mehaniki rassmatrivayutsya kak osobyj sluchaj korrelyacionnoj
statistiki, kotoraya zdes' primenyaetsya k processam vozniknoveniya i porozhdeniya
chastic. Takaya interpretaciya mozhet byt' provedena, kak pokazal Bopp, bez
protivorechij, i ona prolivaet svet na interesnye svyazi mezhdu kvantovoj
teoriej i korrelyacionnoj statistikoj. S fizicheskoj tochki zreniya ona vedet k
tem zhe samym vyvodam, chto i kopengagenskaya interpretaciya. V pozitivistskom
smysle ona, sledovatel'no, opyat' zhe izomorfna etoj interpretacii, tak
zhe kak i interpretaciya Boma. Odnako v ee yazyke narushaetsya simmetriya voln i
chastic, yavlyayushchayasya obychno osobenno harakternoj chertoj matematicheskoj shemy
kvantovoj teorii. Uzhe v 1928 godu Iordan, Klejn i Vigner pokazali, chto eta
matematicheskaya shema mozhet byt' istolkovana ne tol'ko kak kvantovanie
dvizheniya chastic, no i kak kvantovanie trehmernyh material'nyh voln. Net,
sledovatel'no, osnovaniya schitat' volny materii menee real'nymi, chem chasticy.
Simmetriya voln i chastic mogla by v interpretacii Boppa sohranit'sya, pozhaluj,
v tom sluchae, esli by sootvetstvuyushchaya korrelyacionnaya statistika byla razvita
i v primenenii k material'nym volnam v prostranstve i vremeni i esli by,
takim obrazom, mozhno bylo ostavit' otkrytym vopros o tom, chasticy ili volny
sleduet schitat' nastoyashchej real'nost'yu11.
Predpolozhenie o real'nom v smysle materialisticheskoj ontologii
sushchestvovanii chastic vsegda neobhodimo vedet k popytkam schitat', chto po
krajnej mere v principe vozmozhny otkloneniya ot sootnosheniya
neopredelennostej. Naprimer, Fen'esh utverzhdaet, chto sushchestvovanie
sootnosheniya neopredelennostej, kotoroe on takzhe svyazyvaet s opredelennymi
statisticheskimi sootnosheniyami, nikoim obrazom ne isklyuchaet vozmozhnost'
odnovremennogo i skol' ugodno tochnogo izmereniya koordinat i skorosti. Odnako
Fen'esh ne ukazyvaet, kak takie izmereniya dolzhny prakticheski vyglyadet', i
poetomu ego soobrazheniya, po-vidimomu, ostayutsya abstraktno-matematicheskimi.
Vejcel', predlozheniya kotorogo rodstvenny predlozheniyam Boma i Fen'esha,
svyazyvaet iskomye skrytye parametry s novym, pridumannym ad hoc sortom
chastic, zeronami, kotorye nikakim sposobom nevozmozhno nablyudat'.
Predstavlenie takogo roda tait v sebe opasnost', chto vzaimodejstvie real'nyh
chastic s zeronami privedet k rasseyaniyu energii po bol'shomu chislu stepenej
svobody polya zero-nov, tak chto vsya termodinamika prevratitsya v haos. Vejcel'
ne ob®yasnil, kak on smozhet preodolet' etu opasnost'.
Tochku zreniya, iz kotoroj ishodili v kritike kopengagenskoj
interpretacii vse gruppy rassmotrennyh do sih por fizikov, veroyatno, mozhno
luchshe vsego oharakterizovat', esli vspomnit' diskussiyu, posvyashchennuyu
special'noj teorii otnositel'nosti. Te, kto ne byl udovletvoren ustraneniem
|jnshtejnom absolyutnogo prostranstva i absolyutnogo vremeni, mogli
argumentirovat' primerno sleduyushchim obrazom. Special'naya teoriya
otnositel'nosti nikoim obrazom ne dokazala, chto ne sushchestvuet absolyutnoe
prostranstvo i absolyutnoe vremya. Ona tol'ko pokazala, chto istinnoe
prostranstvo i istinnoe vremya vo vseh obychnyh eksperimentah sebya ne
proyavlyayut. No esli pravil'no uchest' sootvetstvuyushchie zakony prirody i takim
obrazom vvesti dlya dvizhushchihsya sistem koordinat pravil'nye kazhushchiesya vremena,
to nichto ne budet govorit' protiv predpolozheniya ob absolyutnom prostranstve.
Bylo by dazhe pravdopodobno predpolozhit', chto centr tyazhesti nashej Galaktiki
(po krajnej mere
priblizhenno) pokoitsya v absolyutnom prostranstve. Kritik special'noj
teorii otnositel'nosti mog eshche dobavit', chto mozhno nadeyat'sya, chto v budushchem
izmereniya sdelayut opredelenie absolyutnogo prostranstva, tak skazat'
"skrytogo parametra" teorii otnositel'nosti, vozmozhnym i tem samym teoriya
otnositel'nosti budet oprovergnuta.
|tu argumentaciyu nel'zya, kak eto srazu vidno, oprovergnut'
eksperimental'no, tak kak pri etom ne delaetsya nikakih utverzhdenij,
otlichayushchihsya ot utverzhdenij special'noj teorii otnositel'nosti. No takaya
interpretaciya teorii otnositel'nosti narushala by, po krajnej mere na
primenyaemom yazyke, kak raz vazhnejshee svojstvo simmetrii teorii
otnositel'nosti, a imenno invariantnost' otnositel'no preobrazovanij
Lorenca, i poetomu ee sleduet schitat' nepriemlemoj.
Analogiya obsuzhdenij special'noj teorii otnositel'nosti s obsuzhdeniyami
kvantovoj teorii ochevidna. Zakony kvantovoj mehaniki takovy, chto vvedennye
ad hoc skrytye parametry nikogda nel'zya budet nablyudat'. Krome togo,
vazhnejshie svojstva simmetrii byli by narusheny, esli by my vveli v
interpretaciyu teorii skrytye parametry v kachestve fiktivnyh velichin.
Vozrazheniya, kotorye soderzhatsya v rabotah Blohinceva i Aleksandrova, po
samoj postanovke dovol'no otlichny ot obsuzhdennyh vyshe. |ti vozrazheniya s
samogo nachala ogranichivayutsya isklyuchitel'no filosofskoj storonoj voprosa. V
fizicheskom plane Blohincev i Aleksandrov bez vsyakih ogovorok soglashayutsya s
kopengagenskoj interpretaciej. Tem bolee rezkimi okazyvayutsya vneshnie formy
polemiki: "Sredi samyh raznoobraznyh idealisticheskih napravlenij v
sovremennoj fizike tak nazyvaemaya "kopengagenskaya shkola" -- naibolee
reakcionnaya. Razoblacheniyu idealisticheskih i agnosticheskih spekulyacij etoj
shkoly vokrug korennyh problem kvantovoj mehaniki i posvyashchena dannaya stat'ya",
-- pishet Blohincev vo vvedenii k odnoj iz svoih statej. Rezkost' polemiki
pokazyvaet, chto zdes' idet rech' ne tol'ko o nauke, no i o verovanii. Cel'
kritiki vyskazana v zaklyuchenie stat'i citatoj iz sochineniya Lenina: "Kak ni
dikovinno s tochki zreniya "zdravogo smysla" prevrashchenie nevesomogo efira v
vesomuyu materiyu i obratno, kak ni "stranno" otsutstvie u elektrona vsyakoj
inoj massy, krome elektromagnitnoj, kak ni neobychno ogranichenie mehanicheskih
zakonov dvizheniya odnoj tol'ko oblast'yu yavlenij prirody i podchinenie ih bolee
glubokim zakonam elektromagnitnyh yavlenij i t. d. -- vse eto tol'ko lishnee
podtverzhdenie dialekticheskogo materializma" 12. Hotya, stalo byt',
predposylki rabot Blohinceva i Aleksandrova lezhat vne oblasti
estestvoznaniya, vse zhe obsuzhdenie ih argumentov ves'ma pouchitel'no.
V dannom sluchae glavnaya zadacha zaklyuchaetsya v spasenii
materialisticheskoj ontologii, poetomu atakam podvergaetsya prezhde vsego
vvedenie v interpretaciyu kvantovoj teorii nablyudatelya. Aleksandrov pishet:
"Poetomu pod rezul'tatom izmereniya v kvantovoj meha-
nike nuzhno ponimat' ob®ektivnyj effekt vzaimodejstviya elektrona s
podhodyashchim ob®ektom. Razgovory o nablyudatele nuzhno isklyuchit' i imet' delo s
ob®ektivnymi usloviyami i ob®ektivnymi effektami. Fizicheskaya velichina est'
ob®ektivnaya harakteristika yavleniya, a ne rezul'tat nablyudeniya". Volnovaya
funkciya harakterizuet, soglasno Aleksandrovu, ob®ektivnoe sostoyanie
elektrona.
V svoem izlozhenii Aleksandrov upuskaet, chto vzaimodejstvie sistemy s
izmeritel'nym priborom v tom sluchae, kogda pribor i sistema schitayutsya
izolirovannymi ot ostal'nogo mira i v celom rassmatrivayutsya v sootvetstvii s
kvantovoj mehanikoj, kak pravilo, ne vedet k opredelennomu rezul'tatu
(naprimer, k pocherneniyu fotoplastinki v opredelennoj tochke). Kogda protiv
etih zaklyuchenij vydvigayut utverzhdenie: "No v dejstvitel'nosti plastinka
posle vzaimodejstviya vse-taki pochernela v opredelennom meste", to tem samym
ot kvantovo-mehanicheskogo rassmotreniya izolirovannoj sistemy, sostoyashchej iz
elektrona i plastinki, otkazyvayutsya. V etom zaklyuchaetsya fakticheskij harakter
sobytiya, kotoroe mozhet byt' opisano s pomoshch'yu ponyatij povsednevnoj zhizni, v
matematicheskom formalizme kvantovoj teorii neposredstvenno ne soderzhitsya i v
kopengagenskuyu interpretaciyu vhodit blagodarya vvedeniyu predstavleniya o
nablyudatele. Konechno, ne sleduet ponimat' vvedenie nablyudatelya nepravil'no,
v smysle vneseniya v opisanie prirody kakih-to sub®ektivnyh chert. Nablyudatel'
vypolnyaet skoree funkcii registriruyushchego "ustrojstva", to est' registriruet
processy v prostranstve i vremeni; prichem delo ne v tom, yavlyaetsya li
nablyudatel' apparatom ili zhivym sushchestvom; no registraciya, to est' perehod
ot vozmozhnogo k dejstvitel'nomu, v dannom sluchae, bezuslovno, neobhodima i
ne mozhet byt' isklyuchena iz interpretacii kvantovoj teorii. V etom punkte
kvantovaya teoriya samym tesnym obrazom svyazana s termodinamikoj, poskol'ku
vsyakij akt nablyudeniya po vsej svoej prirode yavlyaetsya neobratimym processom.
Tol'ko posredstvom takih neobratimyh processov formalizm kvantovoj teorii
mozhet byt' neprotivorechivym obrazom svyazan s dejstvitel'nymi processami v
prostranstve i vremeni. S drugoj storony, neobratimost', esli ee snova
perevesti na yazyk matematicheskogo izobrazheniya sobytij, yavlyaetsya sledstviem
nepolnoty znanij, kotorye nablyudatel' imeet o sisteme, i poetomu ne yavlyaetsya
vse-taki chem-to vpolne ob®ektivnym.
Formulirovki Blohinceva neskol'ko inye, chem Aleksandrova. "V kvantovoj
mehanike sostoyanie chasticy harakterizuetsya dejstvitel'no ne "samo po sebe",
a prinadlezhnost'yu chasticy tomu ili inomu ansamblyu (smeshannomu ili chistomu).
|ta prinadlezhnost' imeet sovershenno ob®ektivnyj harakter i ne zavisit ot
svedenij nablyudatelya". Takie formulirovki uvodyat na samom dele uzh ochen'
daleko (dazhe slishkom daleko) ot ontologii materializma. Delo v tom, chto,
naprimer, v klassicheskoj termodinamike polozhenie inoe. Pri opredelenii
temperatury sistemy nablyudatel' podrazumevaet, chto sistema predstavlyaet
soboj tol'ko odin obrazec, vybrannyj
iz kanonicheskogo ansamblya, i on, sledovatel'no, mozhet schitat', chto
sistema, po-vidimomu, obladaet razlichnymi energiyami. Odnako v
dejstvitel'nosti sistema imeet v klassicheskoj fizike v opredelennyj moment
vremeni tol'ko opredelennoe znachenie energii, vse drugie znacheniya ne
realizuyutsya. Nablyudatel', sledovatel'no, vpadet v oshibku, esli budet schitat'
vozmozhnym, chto v dannyj moment sushchestvuet drugoe znachenie energii. Otsyuda
kanonicheskij ansambl' soderzhit vyskazyvaniya ne tol'ko o samoj sisteme, no i
o nepolnote svedenij nablyudatelya o sisteme. Kogda Blohincev pytaetsya v
kvantovoj teorii schitat' prinadlezhnost' sistemy k ansamblyu chem-to vpolne
ob®ektivnym, on upotreblyaet slovo "ob®ektivnyj" v smysle, otlichayushchemsya ot
upotrebleniya ego v klassicheskoj fizike, ibo v nej eta prinadlezhnost'
oznachaet, kak uzhe bylo otmecheno, vyskazyvanie ne tol'ko o sisteme, no i o
stepeni znaniya sistemy nablyudatelem. Pri rassmotrenii kvantovoj teorii
neobhodimo kratko upomyanut' ob odnom isklyuchenii. Esli ansambl'
harakterizuetsya v kvantovoj teorii tol'ko edinstvennoj volnovoj funkciej v
konfiguracionnom prostranstve (a ne kak obychno -- statisticheskoj matricej),
to sozdaetsya osobaya situaciya (tak nazyvaemyj "chistyj sluchaj"), v kotorom
opisanie mozhet byt' nazvano v izvestnom smysle ob®ektivnym i v kotorom
element nepolnogo znaniya neposredstvenno ne obnaruzhivaetsya. No tak kak
vsyakoe izmerenie (iz-za svyazannyh s nim neobratimyh processov) snova vvodit
potom element nepolnogo znaniya, to i eta situaciya "chistogo sluchaya" vse-taki
ne otlichaetsya principial'no ot drugogo, ranee obsuzhdennogo bolee obshchego
sluchaya.
Iz vsego rassmotrennogo vyshe prezhde vsego vidno, kak trudno vtisnut'
novye idei v staruyu sistemu ponyatij predshestvuyushchej filosofii, ili,
upotreblyaya starinnoe vyrazhenie, kak trudno napolnit' novym vinom starye
meha. Takie popytki vsegda nepriyatny, potomu chto zastavlyayut snova i snova
zanimat'sya lataniem neizbezhnyh dyr v staryh mehah, vmesto togo chtoby
naslazhdat'sya novym vinom. S tochki zreniya zdravogo smysla nel'zya ozhidat', chto
mysliteli, sozdavshie dialekticheskij materializm bolee sta let nazad, mogli
predvidet' razvitie kvantovoj teorii. Ih predstavleniya o materii i
real'nosti ne mogut byt' prisposobleny k rezul'tatam nashej segodnyashnej
utonchennoj eksperimental'noj tehniki.
Zdes', pozhaluj, sleduet sdelat' dopolnitel'no neskol'ko zamechanij o
pozicii estestvoispytatelya v otnoshenii opredelennogo mirovozzreniya. Pri etom
bezrazlichno, o religioznom ili politicheskom mirovozzrenii idet rech'.
Principial'noe razlichie religioznogo i politicheskogo mirovozzrenij,
zaklyuchayushcheesya v tom, chto poslednee imeet otnoshenie k neposredstvennoj
material'noj real'nosti mira vokrug nas, v to vremya kak pervoe imeet
ob®ektom druguyu real'nost', lezhashchuyu po tu storonu material'nogo mira, v
dannoj postanovke problemy nesushchestvenno. Zdes' sleduet obsudit' problemu
samoj very. Iz togo, chto bylo do sih por skazano, sleduet vyvod, chto uchenyj
nikogda ne dolzhen polagat'sya na kakoe-to edin-
stvennoe uchenie, nikogda ne dolzhen ogranichivat' metody svoego myshleniya
odnoj-edinstvennoj filosofiej. Uchenyj dolzhen byt' gotov k tomu, chto
blagodarya novym eksperimental'nym dannym mogut byt' izmeneny i samye osnovy
ego znaniya. No eto trebovanie po dvum soobrazheniyam snova predstavlyalo by
soboj slishkom bol'shoe uproshchenie nashego polozheniya v zhizni.
Pervoe soobrazhenie sostoit v tom, chto ves' obraz nashego myshleniya
formiruetsya v nashej yunosti, blagodarya tem ideyam, s kotorymi my v eto vremya
stalkivaemsya, ili blagodarya tomu, chto my vstupaem v kontakt s vydayushchimisya
lichnostyami, u kotoryh my uchimsya. |tot obraz myshleniya budet okazyvat'
reshayushchee vliyanie na vsyu nashu posleduyushchuyu rabotu, i vsledstvie etogo vpolne
vozmozhny zatrudneniya v processe prisposobleniya k sovershenno drugim ideyam i
sistemam myshleniya. Vtoroe soobrazhenie sostoit v tom, chto my vsegda
prinadlezhim nekoemu obshchestvu ili obshchnosti. |tu obshchnost' svyazyvayut voedino
obshchie idei, obshchij kriterij moral'nyh cennostej ili obshchij yazyk, na kotorom
govoryat o vseobshchih problemah zhizni. |ti obshchie idei mogut podderzhivat'sya
avtoritetom cerkvi, partii ili gosudarstva, i dazhe esli eto ne budet imet'
mesto, vse ravno ochen' trudno otojti ot obshcheprinyatyh idej, ne
protivopostavlyaya sebya obshchestvu. No rezul'taty nauchnyh razmyshlenij mogut
protivorechit' nekotorym iz obshcheprinyatyh idej. Bez somneniya, bylo by
nerazumno trebovat', chtoby uchenyj voobshche ne byl loyal'nym chlenom obshchestva,
chtoby on principial'no otkazalsya ot vseh blag, kotorye mozhno poluchit',
prinadlezha kollektivu, i bylo by stol' zhe nerazumno zhelat', chtoby obshchie idei
kollektiva ili obshchestva, kotorye s nauchnoj tochki zreniya vsegda neobhodimo
yavlyayutsya uproshcheniem, sleduet menyat' srazu zhe vsled za ocherednym uspehom
nauchnogo poznaniya, chto eti obshchie idei dolzhny byt', sledovatel'no, takimi zhe
izmenchivymi, kak i nauchnye teorii. Poetomu i v nashe vremya my snova prihodim
k staroj probleme dvojstvennosti istiny, kotoraya neodnokratno voznikala v
istorii hristianskoj religii v epohu pozdnego srednevekov'ya. V to vremya
poyavilos' ves'ma spornoe uchenie o tom, chto polozhitel'naya religiya nezavisimo
ot togo, kakuyu formu ona mozhet prinyat', yavlyaetsya dlya ogromnogo bol'shinstva
lyudej potrebnost'yu, v to vremya kak uchenyj ishchet sobstvenno istinu po tu
storonu religii i mozhet najti ee tol'ko tam.
Nauka yavlyaetsya ezotericheskim ucheniem, -- tak bylo skazano, -- ona
prednaznachena tol'ko dlya nemnogih. V nashe vremya funkcii polozhitel'noj
religii v nekotoryh stranah vzyali na sebya politicheskie ucheniya i obshchestvennye
organizacii, no problema, v sushchnosti, ostalas' toj zhe. Pervym trebovaniem v
otnoshenii uchenogo dolzhno vsegda ostavat'sya trebovanie intellektual'noj
chestnosti, v to vremya kak obshchestvo chasto budet prosit' uchenogo, vsledstvie
izmenchivosti nauki, podozhdat' po krajnej mere neskol'ko desyatiletij, prezhde
chem publichno vyskazyvat' svoe rashodyashcheesya s obshcheprinyatym mnenie. Prostogo
resheniya etoj problemy -- esli odnoj terpimosti nedostatochno, -- veroyatno,
net. No, pozhaluj, mozhno nahodit' nekoto-
roe uteshenie v tom fakte, chto zdes' rech' idet, nesomnenno, o dovol'no
staroj probleme, otnosyashchejsya k zhizni cheloveka vo vse vremena.
Teper' snova vozvratimsya k kontrpredlozheniyam kopengagenskoj
interpretacii kvantovoj teorii i rassmotrim pri etom kontrpredlozheniya
predstavitelej vtoroj gruppy. V etih kontrpredlozheniyah popytka postroeniya
inoj filosofskoj interpretacii svyazana dazhe so stremleniem izmenit'
kvantovuyu teoriyu. Dobrosovestnaya popytka v etom napravlenii predprinyata
YAnoshi, kotoryj osoznal, chto predpolozhenie o strogoj spravedlivosti kvantovoj
mehaniki zastavlyaet nas otojti ot predstavlenij o real'nosti klassicheskoj
fiziki. On poetomu pytaetsya tak izmenit' kvantovuyu mehaniku, chtoby mnogie ee
rezul'taty ostavalis' v sile, no ee struktura priblizhalas' k strukture
klassicheskoj fiziki. Napravleniem svoej ataki on izbral tak nazyvaemuyu
redukciyu volnovogo paketa, to est' tot fakt, chto opisyvayushchaya sistemu
volnovaya funkciya v moment, kogda nablyudatelyu stanovitsya izvestnym rezul'tat
nablyudeniya, menyaetsya skachkom. YAnoshi konstatiruet, chto eta redukciya ne mozhet
byt' vyvedena iz uravneniya SHredingera, i polagaet, chto otsyuda mozhno
zaklyuchit' o nalichii neposledovatel'nosti "ortodoksal'noj" interpretacii. Kak
izvestno, redukciya volnovogo paketa poyavlyaetsya v kopengagenskoj
interpretacii vsegda v teh sluchayah (na yazyke formalizma -- vsegda dlya
"statisticheskoj smesi" sostoyanij) , kogda zavershaetsya perehod ot vozmozhnogo
k dejstvitel'nomu, to est' kogda dejstvitel'noe vybiraetsya iz vozmozhnogo,
chto, soglasno obychnomu opisaniyu, delaet nablyudatel'. V osnove etogo lezhit
predpolozhenie, chto interferencionnye chleny chastichno pogashayutsya vsledstvie
nekontroliruemyh vzaimodejstvij izmeritel'nogo pribora s sistemoj i
ostal'nym mirom (na yazyke formalizma -- vzaimodejstvie "prigotovlyaet"
smes'). YAnoshi pytaetsya v etom punkte, vvodya zatuhanie, tak izmenit'
kvantovuyu mehaniku, chtoby interferencionnye chleny po istechenii konechnogo
vremeni ischezali sami po sebe. Dazhe esli by eto sootvetstvovalo
dejstvitel'nosti, -- a vse provedennye donyne eksperimenty ne dayut dlya etogo
nikakih osnovanij, -- to pri takoj interpretacii, kak otmechaet sam YAnoshi,
ostalsya by eshche ryad nezhelatel'nyh sledstvij (naprimer, volny,
rasprostranyayushchiesya bystree skorosti sveta, izmenenie vremennoj
posledovatel'nosti prichiny i sledstviya dlya dvizhushchegosya nablyudatelya, to est'
vydelenie opredelennyh sistem otscheta i t. d.). Poetomu my vryad li
soglasimsya pozhertvovat' prostotoj kvantovoj teorii radi takogo roda
predstavlenij, poka nas ne prinudit k etomu eksperiment.
Sredi drugih opponentov "ortodoksal'noj" interpretacii kvantovoj teorii
SHredinger zanimaet v opredelennom smysle isklyuchitel'nuyu poziciyu, poskol'ku
on hotel by pripisyvat' ob®ektivnuyu real'nost' ne chasticam, a volnam i ne
soglasen interpretirovat' volny tol'ko kak volny veroyatnosti. V svoej rabote
"Sushchestvuyut li kvantovye skachki?" on pytaetsya voobshche otvergnut' kvantovye
skachki. No v rabote SHredingera prezhde vsego soderzhitsya nekotoroe
neponimanie obychnoj interpretacii. On upuskaet iz vidu, chto volnami
veroyatnosti v obychnoj interpretacii yavlyayutsya tol'ko volny v konfiguracionnom
prostranstve -- to, chto na yazyke matematiki mozhno nazvat' matricami
preobrazovaniya, -- a ne trehmernye volny materii ili izlucheniya. Poslednie
ob®ektivno real'ny v stol' zhe bol'shoj i v stol' zhe maloj stepeni, chto i
chasticy, hotya oni ne imeyut neposredstvenno nikakogo otnosheniya k volnam
veroyatnosti, no obladayut, podobno maksvellovskomu polyu, nepreryvnoj
plotnost'yu energii i impul'sa. Konechno, SHredinger pravil'no podcherkivaet,
chto eti processy mozhno schitat' bolee nepreryvnymi, chem eto delaetsya v
bol'shinstve sluchaev. Odnako SHredinger ne mozhet etim ustranit' iz mira
element preryvnosti, kotoryj v atomnoj fizike obnaruzhivaetsya povsyudu,
naprimer ochen' naglyadno -- na scintillyacionnom ekrane. V obychnoj
interpretacii kvantovoj teorii etot element soderzhitsya v perehode ot
vozmozhnogo k dejstvitel'nomu. Sam SHredinger ne delaet nikakih
kontrpredlozhenij otnositel'no togo, kak on predstavlyaet sebe, naprimer,
vvedenie vsyudu nablyudaemogo elementa preryvnosti inache, chem eto delaetsya v
obychnoj interpretacii.
Nakonec, kritika, kotoraya soderzhitsya v razlichnyh rabotah |jnshtejna,
Laue i drugih, sosredotochivaetsya vokrug voprosa o tom, daet li
kopengagenskaya interpretaciya vozmozhnost' odnoznachnogo, ob®ektivnogo opisaniya
fizicheskih faktov. Ee naibolee vazhnye argumenty mogut byt' vyrazheny primerno
v sleduyushchej forme. Matematicheskaya shema kvantovoj teorii kazhetsya vpolne
dostatochnym opisaniem statistiki atomnyh yavlenij. No, dazhe esli ee
utverzhdeniya otnositel'no veroyatnostej atomnyh processov vpolne pravil'ny,
eta interpretaciya vse-taki ne daet nikakogo opisaniya togo, chto proishodit na
samom dele, nezavisimo ot nablyudenij ili mezhdu nashimi nablyudeniyami.
CHto-nibud' dolzhno ved', odnako, proishodit' -- v etom my mozhem ne
somnevat'sya. |to "chto-nibud'" mozhet byt', i nel'zya opisat' s pomoshch'yu
-ponyatij elektrona, ili volny, ili svetovogo kvanta, no, poskol'ku ono ne
opisyvaetsya kakim-libo obrazom, zadacha fiziki eshche ne vypolnena. Nel'zya
dopustit', chto kvantovaya fizika otnositsya tol'ko k aktu nablyudeniya. Fizik
dolzhen predpolagat' v svoej nauke, chto on izuchaet mir, kotoryj sozdal ne on
sam i kotoryj sushchestvoval by takzhe i bez nego i v osnovnom tochno takim zhe.
Poetomu kopengagenskaya interpretaciya ne daet nikakogo dejstvitel'nogo
ponimaniya atomnyh processov.
Legko videt', chto eta kritika trebuet prosto vozvrata k staroj
materialisticheskoj ontologii. CHto zhe mozhno otvetit' na etu kritiku s tochki
zreniya kopengagenskoj interpretacii?
Mozhno skazat', chto fizika yavlyaetsya chast'yu estestvoznaniya i v etom
kachestve dolzhna stremit'sya k opisaniyu i ponimaniyu prirody. Odnako ponimanie
lyubogo roda, bud' ono nauchnym ili net, zavisit ot nashego yazyka, ot togo, chto
my mozhem peredavat' nashi mysli. Vsyakoe opisanie yavlenij, opytov i ih
rezul'tatov
takzhe osnovyvaetsya na yazyke kak na edinstvennom sredstve ponimaniya.
Slova etogo yazyka vyrazhayut ponyatiya povsednevnoj zhizni, kotorye v nauchnom
yazyke fiziki mogut byt' utochneny do ponyatij klassicheskoj fiziki. |ti ponyatiya
predstavlyayut soboj edinstvennoe sredstvo odnoznachnoj peredachi soobshchenij o
processah, raspolozhenii priborov v opytah i ih rezul'tatah. Poetomu kogda
fizika-atomnika prosyat dat' opisanie togo, chto real'no proishodit v ego
opytah, to slova "opisanie", "real'nost'" i "proishodit" mogut otnosit'sya
tol'ko k ponyatiyam povsednevnoj zhizni ili klassicheskoj fiziki. Kak tol'ko
fizik popytalsya by otkazat'sya ot etoj bazy, on poteryal by vozmozhnost'
odnoznachno ob®yasnyat'sya i ne smog by razvivat' svoyu nauku dalee. Poetomu
vsyakoe vyskazyvanie o tom, chto na samom dele proishodit ili proizoshlo,
yavlyaetsya vyskazyvaniem, ispol'zuyushchim ponyatiya klassicheskoj fiziki. Ono po
samoj svoej prirode vsledstvie zakonov termodinamiki i sootnosheniya
neopredelennostej okazyvaetsya nepolnym v otnoshenii teh detalej atomnyh
processov, o kotoryh v dannom sluchae idet rech'. Trebovanie, chto sleduet
opisyvat' i to, chto v kvantovo-mehanicheskom processe proishodit v promezhutke
mezhdu dvumya sleduyushchimi drug za drugom nablyudeniyami, yavlyaetsya contradictio in
adjecto, tak kak slovo "opisyvat'" imeet otnoshenie tol'ko k primeneniyu
klassicheskih ponyatij, togda kak eti ponyatiya ne mogut byt' primeneny v
promezhutkah mezhdu dvumya nablyudeniyami. Oni mogut primenyat'sya tol'ko v moment
nablyudeniya.
Neobhodimo takzhe podcherknut', chto kopengagenskaya interpretaciya
kvantovoj teorii nikoim obrazom ne yavlyaetsya pozitivistskoj. V to vremya kak
pozitivizm ishodit iz chuvstvennyh vospriyatij elementov bytiya, kopengagenskaya
interpretaciya rassmatrivaet opisyvaemye v klassicheskih ponyatiyah ob®ekty i
processy, to est' fakticheskoe, v kachestve osnovy vsyakogo fizicheskogo
ob®yasneniya. Vmeste s tem priznaetsya takzhe, chto statistichnost' prirody
zakonov mikrofiziki ustranena byt' ne mozhet, tak kak vsyakoe znanie
"fakticheskogo" v silu kvantovo-mehanicheskih zakonov prirody yavlyaetsya znaniem
nepolnym.
Ontologiya materializma osnovyvalas' na illyuzii, chto v atomnuyu oblast'
mozhno ekstrapolirovat' sposob sushchestvovaniya, neposredstvenno dannoe
okruzhayushchego nas mira. No eta ekstrapolyaciya nevozmozhna.
Mozhno bylo by dobavit' eshche nekotorye zamechaniya otnositel'no formal'noj
struktury kontrpredlozhenij v otnoshenii kopengagenskoj interpretacii. Vse
vydvinutye do sih por kontrpredlozheniya v otnoshenii kopengagenskoj
interpretacii zastavlyayut zhertvovat' sushchestvennymi svojstvami simmetrii
kvantovoj teorii. Poetomu vpolne mozhno predpolozhit', chto kopengagenskaya
interpretaciya yavlyaetsya neobhodimoj, esli eti svojstva simmetrii, podobno
svojstvu invariantnosti otnositel'no preobrazovanij Lorenca, schitat'
sushchestvennymi svojstvami prirody. V pol'zu etogo govoryat i vse provedennye
do sih por eksperimenty.
IX. KVANTOVAYA TEORIYA I STROENIE MATERII
Ponyatie "materii" na protyazhenii istorii chelovecheskogo myshleniya
neodnokratno preterpevalo izmeneniya. V razlichnyh filosofskih sistemah ego
interpretirovali po-raznomu. Kogda my upotreblyaem slovo "materiya", to nado
imet' v vidu, chto razlichnye znacheniya, kotorye pridavalis' ponyatiyu "materiya",
poka eshche v bol'shej ili men'shej stepeni sohranilis' v sovremennoj nauke.
Rannyaya grecheskaya filosofiya ot Falesa do atomistov, iskavshaya edinoe
nachalo v beskonechnom izmenenii vseh veshchej, sformulirovala ponyatie
kosmicheskoj materii, mirovoj substancii, preterpevayushchej vse eti izmeneniya,
iz kotoroj vse edinichnye veshchi voznikayut i v kotoruyu oni v konce koncov snova
prevrashchayutsya. |ta materiya chastichno identificirovalas' s nekotorym
opredelennym veshchestvom -- vodoj, vozduhom ili ognem, -- chastichno zhe ej ne
pripisyvali nikakih drugih kachestv, krome kachestv materiala, iz kotorogo
sdelany vse predmety.
Pozdnee ponyatie materii igralo vazhnuyu rol' v filosofii Aristotelya -- v
ego ideyah o svyazi formy i materii, formy i veshchestva. Vse, chto my nablyudaem v
mire yavlenij, predstavlyaet soboj oformlennuyu materiyu. Materiya,
sledovatel'no, yavlyaetsya real'nost'yu ne sama po sebe, no predstavlyaet soboj
tol'ko vozmozhnost', "potenciyu", ona sushchestvuet lish' blagodarya forme 13. V
yavleniyah prirody "bytie", kak nazyvaet ego Aristotel', perehodit iz
vozmozhnosti v dejstvitel'nost', v aktual'no svershivsheesya, blagodarya forme.
Materiya u Aristotelya predstavlyaet soboj ne kakoe-libo opredelennoe veshchestvo,
kak, naprimer, vodu ili vozduh, ne yavlyaetsya ona takzhe i chistym
prostranstvom; ona okazyvaetsya v izvestnoj stepeni neopredelennym telesnym
substratom, kotoryj soderzhit v sebe vozmozhnost' perejti blagodarya forme v
aktual'no svershivsheesya, v dejstvitel'nost'. V kachestve tipichnogo primera
etogo sootnosheniya mezhdu materiej i formoj v filosofii Aristotelya privoditsya
biologicheskoe razvitie, v kotorom materiya preobrazuetsya v zhivye organizmy, a
takzhe sozdanie chelovekom proizvedeniya iskusstva. Statuya potencial'no
soderzhitsya v mramore uzhe do togo, kak ee vysekaet skul'ptor.
Tol'ko znachitel'no pozdnee, nachinaya s filosofii Dekarta, materiyu kak
nechto pervichnoe stali protivopostavlyat' duhu. Imeyutsya dva dopolnyayushchih drug
druga aspekta mira, materiya i duh, ili, kak
vyrazhalsya Dekart, "res extensa" i "res cogitans". Poskol'ku novye
metodologicheskie principy estestvoznaniya, osobenno mehaniki, isklyuchali
svedenie telesnyh yavlenij k duhovnym silam, to materiya mogla byt'
rassmatrivaema tol'ko kak osobaya real'nost', nezavisimaya ot chelovecheskogo
duha i ot kakih-libo sverh®estestvennyh sil. Materiya v etot period
predstavlyaetsya uzhe sformirovavshejsya materiej, i process formirovaniya
ob®yasnyaetsya prichinnoj cep'yu mehanicheskih vzaimodejstvij. Materiya uzhe uteryala
svyaz' s "rastitel'noj dushoj" aristotelevskoj filosofii, i poetomu dualizm
mezhdu materiej i formoj v eto vremya uzhe ne igraet nikakoj roli. |to
predstavlenie o materii vneslo, pozhaluj, naibol'shij vklad v to, chto my nyne
ponimaem pod slovom "materiya".
Nakonec, v estestvoznanii XIX stoletiya vazhnuyu rol' igral drugoj
dualizm, a imenno dualizm mezhdu materiej i siloj, ili, kak togda govorili,
mezhdu siloj i veshchestvom. Na materiyu mogut vozdejstvovat' sily, i materiya
mozhet vyzyvat' poyavlenie sil. Materiya, naprimer, porozhdaet silu tyagoteniya, i
eta sila v svoyu ochered' vozdejstvuet na nee. Sila i veshchestvo yavlyayutsya,
sledovatel'no, dvumya yasno razlichimymi aspektami fizicheskogo mira. Poskol'ku
sily yavlyayutsya takzhe formiruyushchimi silami, eto razlichie snova priblizhaetsya k
aristotelevskomu razlicheniyu materii i formy. S drugoj storony, imenno v
svyazi s novejshim razvitiem sovremennoj fiziki, eto razlichie sily i veshchestva
polnost'yu ischezaet, tak kak vsyakoe silovoe pole soderzhit energiyu i v etom
otnoshenii predstavlyaet soboj takzhe chast' materii. Kazhdomu silovomu polyu
sootvetstvuet opredelennyj vid elementarnyh chastic. CHasticy i silovye polya
-- tol'ko dve razlichnye formy proyavleniya odnoj i toj zhe real'nosti.
Kogda estestvoznanie izuchaet problemu materii, emu sleduet prezhde vsego
issledovat' formy materii. Beskonechnoe mnogoobrazie i izmenchivost' form
materii dolzhny stat' neposredstvennym ob®ektom issledovaniya; usiliya dolzhny
byt' napravleny na to, chtoby najti zakony prirody, edinye principy, kotorye
mogli by sluzhit' napravlyayushchej nit'yu v etom beskonechnom pole issledovanij.
Poetomu tochnoe estestvoznanie i osobenno fizika uzhe davno koncentriruyut svoi
interesy na analize stroeniya materii i sil, kotorye eto stroenie opredelyayut.
So vremeni Galileya osnovnym metodom estestvoznaniya yavlyaetsya
eksperiment. |tot metod sdelal vozmozhnym perejti ot obshchih issledovanij
prirody k specificheskim issledovaniyam, vydelit' harakteristicheskie processy
v prirode, na osnove kotoryh ee zakony mozhno izuchat' bolee neposredstvenno,
chem v obshchih issledovaniyah. To est' pri izuchenii stroeniya materii neobhodimo
proizvesti nad nej eksperimenty. Neobhodimo postavit' materiyu v neobychnye
usloviya, chtoby izuchit' ee prevrashcheniya v etih obstoyatel'stvah, nadeyas'
poznat' tem samym opredelennye fundamental'nye cherty materii, kotorye
sohranyayutsya pri vseh ee vidimyh izmeneniyah.
So vremeni formirovaniya estestvoznaniya novogo vremeni eto bylo odnoj iz
vazhnejshih celej himii, v kotoroj dovol'no rano
prishli k ponyatiyu himicheskogo elementa. Substanciya, kotoraya ne mogla
byt' razlozhena ili rasshcheplena dalee kakimi ugodno sredstvami, imevshimisya v
to vremya v rasporyazhenii himikov: kipyacheniem, szhiganiem, rastvoreniem,
smeshivaniem s drugimi veshchestvami, byla nazvana "elementom". Vvedenie etogo
ponyatiya bylo pervym i isklyuchitel'no vazhnym shagom v ponimanii stroeniya
materii. Mnogoobrazie imeyushchihsya v prirode veshchestv bylo tem samym svedeno po
krajnej mere k sravnitel'no malomu chislu bolee prostyh veshchestv, elementov, i
blagodarya etomu sredi razlichnyh yavlenij himii byl ustanovlen opredelennyj
poryadok. Slovo "atom" poetomu i bylo primeneno k mel'chajshej edinice materii,
kotoraya vhodit v sostav himicheskogo elementa, i samaya malen'kaya chastica
himicheskogo soedineniya mogla byt' naglyadno predstavlena v vide malen'koj
gruppy razlichnyh atomov. Mel'chajshej chasticej elementa zheleza okazalsya,
naprimer, atom zheleza, i naimen'shaya chastica vody, tak nazyvaemaya molekula
vody, okazalas' sostoyashchej iz atoma kisloroda i dvuh atomov vodoroda.
Sleduyushchim i pochti stol' zhe vazhnym shagom bylo otkrytie sohraneniya massy
v himicheskih processah. Esli, naprimer, szhigaetsya element ugleroda i pri
etom obrazuetsya dvuokis' ugleroda, to massa dvuokisi ugleroda ravna summe
mass ugleroda i kisloroda do togo, kak process nachalsya. |to otkrytie pridalo
ponyatiyu materii prezhde vsego kolichestvennyj smysl. Nezavisimo ot himicheskih
svojstv materiya mogla byt' izmerena ee massoj.
V techenie sleduyushchego perioda, glavnym obrazom v XIX stoletii, bylo
otkryto bol'shoe chislo novyh himicheskih elementov. V nashe vremya ih chislo
pereshagnulo za 100. |to chislo, odnako, sovershenno yasno govorit o tom, chto
ponyatie himicheskogo elementa eshche ne privelo nas k tomu punktu, ishodya iz
kotorogo mozhno bylo by ponyat' edinstvo materii. Predpolozhenie o tom, chto
sushchestvuet ochen' mnogo kachestvenno razlichnyh vidov materii, mezhdu kotorymi
net nikakih vnutrennih svyazej, ne bylo udovletvoritel'nym.
K nachalu XIX stoletiya byli uzhe najdeny svidetel'stva v pol'zu nalichiya
vzaimosvyazi mezhdu razlichnymi himicheskimi elementami. |ti svidetel'stva
zaklyuchalis' v tom fakte, chto atomnye vesa mnogih elementov kazalis'
celochislenno kratnymi nekotoroj naimen'shej edinice, kotoraya priblizitel'no
sootvetstvuet atomnomu vesu vodoroda. Podobie himicheskih svojstv nekotoryh
elementov takzhe govorilo v pol'zu sushchestvovaniya etoj vzaimosvyazi. No tol'ko
blagodarya primeneniyu sil, kotorye vo mnogo raz sil'nee, chem te, kotorye
dejstvuyut v himicheskih processah, mozhno bylo dejstvitel'no ustanovit' svyaz'
mezhdu razlichnymi elementami i podojti blizhe k ponimaniyu edinstva materii.
Vnimanie fizikov bylo privlecheno k etim silam v svyazi s otkrytiem
radioaktivnogo raspada, osushchestvlennogo Bekkerelem v 1896 godu. V
posledovavshih zatem issledovaniyah Kyuri, Rezerforda i drugih prevrashchenie
elementov v radioaktivnyh processah bylo pokazano so vsej ochevidnost'yu.
Al'fa-chasticy
ispuskalis' v etih processah v vide oblomkov atomov s energiej, kotoraya
priblizitel'no v million raz bol'she, chem energiya edinichnoj chasticy v
himicheskom processe. Sledovatel'no, eti chasticy mogli byt' teper'
ispol'zovany v kachestve novogo instrumenta dlya issledovaniya vnutrennego
stroeniya atoma. YAdernaya model' atoma, predlozhennaya Rezerfordom v 1911 godu,
yavilas' rezul'tatom eksperimentov po rasseyaniyu al'fa-chastic. Vazhnejshej
chertoj etoj izvestnoj modeli bylo razdelenie atoma na dve sovershenno
razlichnye chasti -- atomnoe yadro i okruzhayushchie atomnoe yadro elektronnye
obolochki. Atomnoe yadro zanimaet v centre tol'ko isklyuchitel'no maluyu dolyu
vsego prostranstva, kotoroe zanyato atomom, -- radius yadra priblizitel'no v
sto tysyach raz men'she radiusa vsego atoma; no ono vse-taki soderzhit pochti vsyu
massu atoma. Ego polozhitel'nyj elektricheskij zaryad, yavlyayushchijsya celochislenno
kratnym tak nazyvaemomu elementarnomu zaryadu, opredelyaet obshchee chislo
okruzhayushchih yadro elektronov, ibo atom kak celoe dolzhen byt' elektricheski
nejtralen; on opredelyaet tem samym i formu elektronnyh traektorij.
|to razlichie mezhdu atomnym yadrom i elektronnoj obolochkoj srazu dalo
soglasovannoe ob®yasnenie tomu faktu, chto v himii imenno himicheskie elementy
yavlyayutsya poslednimi edinicami materii i chto dlya prevrashcheniya elementov drug v
druga neobhodimy ochen' bol'shie sily. Himicheskie svyazi mezhdu sosednimi
atomami ob®yasnyayutsya vzaimodejstviem elektronnyh obolochek, i energii
vzaimodejstviya pri etom sravnitel'no maly. |lektron, uskorennyj v razryadnoj
trubke potencialom vsego v neskol'ko vol't, obladaet dostatochnoj energiej,
chtoby "razryhlit'" elektronnye obolochki i vyzvat' ispuskanie sveta ili
razrushit' himicheskuyu svyaz' v molekule. No himicheskoe povedenie atoma, hotya v
osnove ego i lezhit povedenie elektronnyh obolochek, opredelyaetsya
elektricheskim zaryadom atomnogo yadra. Esli hotyat izmenit' himicheskie
svojstva, nuzhno izmenit' samo atomnoe yadro, a eto trebuet energij, kotorye
primerno v million raz bol'she, chem te, kotorye imeyut mesto pri himicheskih
processah.
No yadernaya model' atoma, rassmatrivaemogo kak sistema, v kotoroj
vypolnyayutsya zakony n'yutonovskoj mehaniki, ne mozhet ob®yasnit' stabil'nost'
atoma. Kak bylo ustanovleno v odnoj iz predydushchih glav, tol'ko primenenie k
etoj modeli kvantovoj teorii mozhet ob®yasnit' tot fakt, chto, naprimer, atom
ugleroda, posle togo kak on vzaimodejstvoval s drugimi atomami ili izluchil
kvant sveta, po-prezhnemu ostaetsya v konechnom schete atomom ugleroda, s toj zhe
samoj elektronnoj obolochkoj, kakuyu on imel ranee. |tu stabil'nost' mozhno
prosto ob®yasnit' na osnove teh samyh chert kvantovoj teorii, kotorye delayut
vozmozhnym ob®ektivnoe opisanie atoma v prostranstve i vo vremeni.
|tim putem bylo, sledovatel'no, sozdano pervonachal'noe osnovanie dlya
ponimaniya stroeniya materii. Himicheskie i drugie svojstva atomov mozhno bylo
ob®yasnit', primenyaya k elektronnym obolochkam matematicheskuyu shemu kvantovoj
teorii. Ishodya iz etogo osno-
vaniya, dalee mozhno bylo pytat'sya vesti analiz stroeniya materii v dvuh
razlichnyh napravleniyah. Mozhno bylo ili izuchat' vzaimodejstvie atomov, ih
otnoshenie k bolee krupnym edinicam, takim, kak molekuly ili kristally ili
biologicheskie ob®ekty, ili zhe mozhno bylo pytat'sya, issleduya atomnoe yadro i
ego sostavnye chasti, prodvinut'sya do togo punkta, v kotorom stalo by
ponyatnym edinstvo materii. Fizicheskie issledovaniya forsirovanno razvivalis'
v proshedshie desyatiletiya v oboih napravleniyah. Posleduyushchee izlozhenie i budet
posvyashcheno vyyasneniyu roli kvantovoj teorii v obeih etih oblastyah.
Sily mezhdu sosednimi atomami yavlyayutsya v pervuyu ochered' elektricheskimi
silami -- rech' idet o prityazhenii protivopolozhnyh zaryadov i ob ottalkivanii
mezhdu odnoimennymi; elektrony prityagivayutsya atomnym yadrom i ottalkivayutsya
drugimi elektronami. No eti sily dejstvuyut zdes' ne po zakonam n'yutonovskoj
mehaniki, a po zakonam kvantovoj mehaniki.
|to vedet k dvum razlichnym tipam svyazi mezhdu atomami. Pri odnom tipe
svyazi elektron odnogo atoma perehodit k drugomu atomu, -- naprimer dlya togo,
chtoby zapolnit' eshche ne sovsem zapolnennuyu elektronnuyu obolochku. V etom
sluchae oba atoma okazyvayutsya v konechnom schete elektricheski zaryazhennymi i
poluchayut nazvanie "ionov"; poskol'ku ih zaryady v takom sluchae
protivopolozhny, oni vzaimno prityagivayutsya. Himik govorit v etom sluchae o
"polyarnoj svyazi".
Pri vtorom tipe svyazi elektron opredelennym obrazom, harakternym tol'ko
dlya kvantovoj teorii, prinadlezhit oboim atomam. Esli ispol'zovat' kartinu
elektronnyh orbit, to mozhno priblizitel'no skazat', chto elektron obrashchaetsya
vokrug oboih atomnyh yader i znachitel'nuyu dolyu vremeni provodit kak v odnom,
tak i v drugom atome. |tot vtoroj tip svyazi sootvetstvuet tomu, chto himik
nazyvaet "valentnoj svyaz'yu".
|ti dva tipa svyazi, kotorye mogut sushchestvovat' vo vsevozmozhnyh
kombinaciyah, vyzyvayut v konechnom schete obrazovanie razlichnyh sovokupnostej
atomov i okazyvayutsya v konce koncov opredelyayushchimi vse slozhnye struktury,
kotorye izuchayutsya fizikoj i himiej. Itak, himicheskie soedineniya obrazuyutsya
blagodarya tomu, chto iz atomov razlichnogo roda voznikayut nebol'shie zamknutye
gruppy, i kazhdaya gruppa mozhet byt' nazvana molekuloj himicheskogo soedineniya.
Pri obrazovanii kristallov atomy raspolagayutsya v vide uporyadochennyh reshetok.
Metally obrazuyutsya togda, kogda atomy raspolozheny tak plotno, chto vneshnie
elektrony pokidayut svoi obolochki i mogut prohodit' skvoz' ves' kusok
metalla. Magnetizm nekotoryh veshchestv, osobenno nekotoryh metallov, voznikaet
vsledstvie vrashchatel'nogo dvizheniya otdel'nyh elektronov v etom metalle i t.
d.
Vo vseh etih sluchayah dualizm mezhdu materiej i siloj eshche mozhet byt'
sohranen, tak kak yadra i elektrony mozhno rassmatrivat' kak stroitel'nye
kirpichi materii, kotorye uderzhivayutsya vmeste s elektromagnitnymi silami.
V to vremya kak fizika i himiya (tam, gde oni imeyut otnoshenie k stroeniyu
materii) sostavlyayut edinuyu nauku, v biologii s ee bolee slozhnymi strukturami
polozhenie skladyvaetsya neskol'ko po-drugomu. Pravda, nesmotrya na brosayushchuyusya
v glaza celostnost' zhivyh organizmov, rezkoe razlichie mezhdu zhivoj i nezhivoj
materiej, veroyatno, provedeno byt' ne mozhet. Razvitie biologii dalo nam
bol'shoe chislo primerov, iz kotoryh mozhno videt', chto specificheski
biologicheskie funkcii mogut vypolnyat'sya osobymi bol'shimi molekulami ili
gruppami, ili cepyami takih molekul. |ti primery podcherkivayut tendenciyu v
sovremennoj biologii ob®yasnyat' biologicheskie processy kak sledstvie zakonov
fiziki i himii. No rod stabil'nosti, kotoryj my usmatrivaem v zhivyh
organizmah, po svoej prirode neskol'ko otlichen ot stabil'nosti atoma ili
kristalla. V biologii rech' idet skoree o stabil'nosti processa ili funkcii,
chem o stabil'nosti formy. Nesomnenno, kvantovo-mehanicheskie zakony igrayut v
biologicheskih processah ochen' vazhnuyu rol'. Naprimer, dlya ponimaniya bol'shih
organicheskih molekul i ih raznoobraznyh geometricheskih konfiguracij
sushchestvenny specificheskie kvantovo-mehanicheskie sily, kotorye tol'ko
neskol'ko netochno mogut byt' opisany na osnove ponyatiya himicheskoj
valentnosti. Opyty po biologicheskim mutaciyam, vyzyvaemym izlucheniem,
pokazyvayut takzhe kak vazhnost' statisticheskogo haraktera
kvantovo-mehanicheskih zakonov, tak i sushchestvovanie mehanizmov usileniya.
Tesnaya analogiya mezhdu processami v nashej nervnoj sisteme i processami,
kotorye imeyut mesto pri funkcionirovanii sovremennoj elektronnoj schetnoj
mashiny, snova podcherkivaet vazhnost' dlya zhivogo organizma otdel'nyh
elementarnyh processov. No vse eti primery vse-taki ne dokazyvayut, chto
fizika i himiya, dopolnennye ucheniem o razvitii, sdelayut vozmozhnym polnoe
opisanie zhivyh organizmov. Biologicheskie processy dolzhny traktovat'sya
estestvoispytatelyami-eksperimentatorami s bol'shej ostorozhnost'yu, chem
processy fiziki i himii. Kak poyasnil Bor, vpolne mozhet okazat'sya, chto
opisaniya zhivogo organizma, kotoroe s tochki zreniya fizika mozhet byt' nazvano
polnym, sovsem ne sushchestvuet, potomu chto dannoe opisanie potrebovalo by
takih eksperimentov, kotorye dolzhny byli by prijti v slishkom sil'nyj
konflikt s biologicheskimi funkciyami organizma. Bor opisal etu situaciyu
sleduyushchim obrazom: v biologii my imeem delo skoree s realizaciej
vozmozhnostej v toj chasti prirody, k kotoroj my prinadlezhim, chem s
rezul'tatami eksperimentov, kotorye my sami mozhem proizvesti. Situaciya
dopolnitel'nosti, v kotoroj dejstvenna eta formulirovka, otrazhaetsya kak
tendenciya v metodah sovremennoj biologii: s odnoj storony, polnost'yu
ispol'zovat' metody i rezul'taty fiziki i himii i, s drugoj storony, vse zhe
postoyanno upotreblyat' ponyatiya, kotorye otnosyatsya k tem chertam organicheskoj
prirody, kotorye ne soderzhatsya v fizike i himii, kak, naprimer, ponyatie
samoj zhizni.
Poka my proveli, sledovatel'no, analiz stroeniya .materii v odnom
napravlenii -- ot atoma k bolee slozhnym strukturam, so-
stoyashchim iz atomov: ot atomnoj fiziki k fizike tverdogo tela, k himii i,
nakonec, k biologii. Teper' my dolzhny povernut' v protivopolozhnom
napravlenii i prosledit' liniyu issledovanij, napravlennuyu ot vneshnih
oblastej atoma k vnutrennim oblastyam, k atomnomu yadru i, nakonec, k
elementarnym chasticam. Tol'ko eta vtoraya liniya privedet nas, byt' mozhet, k
ponimaniyu edinstva materii. Zdes' ne nuzhno boyat'sya togo, chto
harakteristicheskie struktury budut sami razrusheny v opytah. Esli postavlena
zadacha proverit' v opytah principial'noe edinstvo materii, to my mozhem
podvergnut' materiyu dejstviyu samyh sil'nyh iz vozmozhnyh sil, vozdejstviyu
samyh predel'nyh uslovij, chtoby uvidet', mozhet li ,v konce koncov materiya
byt' prevrashchena v kakuyu-nibud' druguyu materiyu.
Pervym shagom v etom napravlenii byl eksperimental'nyj analiz atomnogo
yadra. V nachal'nye periody etih issledovanij, kotorye zapolnyayut primerno
pervye tri desyatka let nashego stoletiya, edinstvennym instrumentom dlya
eksperimentov nad atomnym yadrom byli al'fa-chasticy, ispuskaemye
radioaktivnymi veshchestvami. S pomoshch'yu etih chastic Rezerfordu udalos' v 1919
godu prevratit' drug v druga atomnye yadra legkih elementov. On smog,
naprimer, yadro azota prevratit' v yadro kisloroda, prisoedinyaya k yadru azota
al'fa-chasticu i v to zhe samoe vremya vybivaya iz nego proton. |to byl pervyj
primer processa na rasstoyaniyah poryadka radiusov atomnyh yader, kotoryj
napominal himicheskie processy, no kotoryj vel k iskusstvennomu prevrashcheniyu
elementov. Sleduyushchim reshayushchim uspehom bylo iskusstvennoe uskorenie protonov
v priborah vysokogo napryazheniya do energij, dostatochnyh dlya yadernyh
prevrashchenij. Dlya etoj celi neobhodimy raznosti napryazhenij primerno v million
vol't, i Kokroftu i Uoltonu v ih pervom reshayushchem eksperimente udalos'
prevratit' atomnye yadra elementa litiya v atomnye yadra elementa geliya. |to
otkrytie vyyavilo dlya issledovanij sovershenno novoe pole, kotoroe mozhet byt'
nazvano yadernoj fizikoj v sobstvennom smysle slova i kotoroe ochen' bystro
privelo k kachestvennomu ponimaniyu stroeniya atomnogo yadra.
Na samom dele stroenie atomnogo yadra okazalos' ochen' prostym. Atomnoe
yadro sostoit vsego iz dvuh razlichnyh vidov elementarnyh chastic. Odna iz
elementarnyh chastic -- proton, yavlyayushchayasya odnovremenno yadrom atoma vodoroda.
Drugaya byla nazvana nejtronom, chastica, obladayushchaya primerno toj zhe massoj,
chto i proton, i, krome togo, elektricheski nejtral'naya. Kazhdoe atomnoe yadro
mozhno, takim obrazom, oharakterizovat' obshchim chislom protonov i nejtronov, iz
kotoryh ono sostoit. YAdro obychnogo atoma ugleroda sostoit iz 6 protonov i 6
nejtronov. No est' takzhe i drugie yadra atomov ugleroda, kotorye yavlyayutsya
neskol'ko bolee redkimi -- oni byli nazvany izotopami pervyh -- i kotorye
sostoyat iz 6 protonov i 7 nejtronov i t. d. Tak v konce koncov prishli k
opisaniyu materii, v kotorom vmesto mnogih razlichnyh himicheskih elementov
ispol'zovalis' tol'ko tri osnovnye edinicy, tri fundamental'nyh stroitel'nyh
kirpicha -- proton, nejtron i elektron. Vsya materiya sostoit iz
atomov i postroena poetomu v konechnom schete iz etih treh osnovnyh
stroitel'nyh kirpichej. |to eshche, konechno, ne oznachaet edinstva materii, no
nesomnenno oznachaet vazhnyj shag v napravlenii etogo edinstva i, chto bylo,
pozhaluj, eshche vazhnee, oznachaet sushchestvennoe uproshchenie. Pravda, vperedi byl
eshche dlinnyj put' ot znaniya etih osnovnyh stroitel'nyh kirpichej atomnogo yadra
k polnomu ponimaniyu ego stroeniya. Zdes' problema byla neskol'ko otlichnoj ot
sootvetstvuyushchej problemy otnositel'no vneshnej obolochki atoma, reshennoj v
seredine dvadcatyh godov. V sluchae elektronnoj obolochki sily mezhdu chasticami
byli izvestny s bol'shoj tochnost'yu, no, krome togo, dolzhny byli byt' najdeny
dinamicheskie zakony, i oni v konce koncov byli sformulirovany v kvantovoj
mehanike. V sluchae atomnogo yadra mozhno bylo vpolne predpolozhit', chto
dinamicheskimi zakonami yavlyayutsya v osnovnom zakony kvantovoj teorii, no zdes'
byli prezhde vsego neizvestny sily mezhdu chasticami. Ih neobhodimo bylo
vyvesti iz eksperimental'nyh svojstv atomnyh yader. |ta problema ne mozhet
byt' reshena polnost'yu eshche do sih por. Sily, veroyatno, ne imeyut takogo
prostogo vida, kak v sluchae elektrostaticheskih sil mezhdu elektronami vo
vneshnih obolochkah, i poetomu matematicheski vyvesti svojstva atomnyh yader iz
bolee slozhnyh sil trudnee, i, krome togo, progressu prepyatstvuet netochnost'
eksperimentov. No kachestvennye predstavleniya o strukture yadra priobreli
vpolne opredelennyj vid.
V konce koncov, v kachestve poslednej vazhnejshej problemy ostaetsya
problema edinstva materii. YAvlyayutsya li eti elementarnye chasticy -- proton,
nejtron i elektron poslednimi, nerazlozhimymi stroitel'nymi kirpichami
materii, inymi slovami, "atomami" v smysle filosofii Demokrita, bez
kakih-libo vzaimnyh svyazej (otvlekayas' ot dejstvuyushchih mezhdu nimi sil), ili
zhe oni yavlyayutsya tol'ko razlichnymi formami odnogo i togo zhe vida materii?
Dalee, mogut li oni prevrashchat'sya drug v druga ili dazhe v drugie formy
materii? Esli reshat' etu problemu eksperimental'no, to dlya etogo trebuyutsya
sily i skoncentrirovannye na atomnyh chasticah energii, kotorye dolzhny byt'
vo mnogo raz bol'she, chem te, kotorye byli ispol'zovany dlya issledovaniya
atomnogo yadra. Tak kak zapasy energii v atomnyh yadrah nedostatochno veliki,
chtoby obespechit' nam sredstva dlya provedeniya takih eksperimentov, to fiziki
dolzhny ili vospol'zovat'sya silami v kosmose, to est' v prostranstve mezhdu
zvezdami, na poverhnosti zvezd, ili zhe oni dolzhny doverit'sya umeniyu
inzhenerov.
Na samom dele uspehi byli dostignuty na oboih putyah. Prezhde vsego
fiziki ispol'zovali tak nazyvaemoe kosmicheskoe izluchenie. |lektromagnitnye
polya na poverhnosti zvezd, prostirayushchiesya na gigantskie prostranstva, pri
blagopriyatnyh usloviyah mogut uskorit' zaryazhennye atomnye chasticy, elektrony
i atomnye yadra, kotorye, kak okazalos', vsledstvie svoej bol'shej inercii
imeyut bol'she vozmozhnostej bolee dolgoe vremya ostavat'sya v uskoryayushchem pole, i
kogda oni v konce koncov uhodyat s poverhnosti zvezdy v pustoe pro-
stranstvo, to inogda uspevayut projti potencial'nye polya vo mnogo
milliardov vol't. Dal'nejshee uskorenie pri blagopriyatnyh usloviyah proishodit
eshche v peremennyh magnitnyh polyah mezhdu zvezdami. Vo vsyakom sluchae,
okazyvaetsya, chto atomnye yadra dolgoe vremya uderzhivayutsya peremennymi
magnitnymi polyami v prostranstve Galaktiki, i v konce koncov oni, takim
obrazom, zapolnyayut prostranstvo Galaktiki tem, chto nazyvayut kosmicheskim
izlucheniem. |to izluchenie dostigaet Zemli izvne i, sledovatel'no, sostoit iz
vseh vozmozhnyh atomnyh yader -- vodoroda, geliya i bolee tyazhelyh elementov, --
energii kotoryh izmenyayutsya primerno ot soten ili tysyach millionov
elektron-vol't do velichin, v million raz bol'shih. Kogda chasticy etogo
vysotnogo izlucheniya vtorgayutsya v verhnie sloi atmosfery Zemli, oni
stalkivayutsya zdes' s atomami azota ili kisloroda atmosfery ili atomami
kakogo-libo eksperimental'nogo ustrojstva, kotoroe podvergayut vozdejstviyu
kosmicheskogo izlucheniya. Rezul'taty vozdejstviya mogut byt' zatem issledovany.
Drugaya vozmozhnost' sostoit v konstruirovanii ochen' bol'shih uskoritelej
elementarnyh chastic. V kachestve prototipa dlya nih mozhet schitat'sya tak
nazyvaemyj ciklotron, kotoryj byl skonstruirovan v Kalifornii v nachale
tridcatyh godov Lourensom. Osnovnaya ideya konstrukcii etih ustanovok sostoit
v tom, chto blagodarya sil'nomu magnitnomu polyu zaryazhennye atomnye chasticy
prinuzhdayut mnogokratno vrashchat'sya po krugu, tak chto oni na etom krugovom puti
mogut snova i snova uskorit'sya elektricheskim polem. Ustanovki, v kotoryh
mogut byt' dostignuty energii vo mnogo soten millionov elektron-vol't, v
nastoyashchee vremya dejstvuyut vo mnogih mestah zemnogo shara, glavnym obrazom v
Velikobritanii. Blagodarya sotrudnichestvu 12 evropejskih stran v ZHeneve
stroitsya ochen' bol'shoj uskoritel' takogo roda, kotoryj, kak nadeyutsya, budet
davat' protony energiej do 25 millionov elektron-vol't. |ksperimenty,
provedennye s pomoshch'yu kosmicheskogo izlucheniya ili ochen' bol'shih uskoritelej,
vyyavili novye interesnye cherty materii. Krome treh osnovnyh stroitel'nyh
kirpichej materii -- elektrona, protona i nejtrona, -- byli otkryty novye
elementarnye chasticy, kotorye porozhdayutsya v etih proishodyashchih pri vysokih
energiyah stolknoveniyah i kotorye po istechenii isklyuchitel'no malyh
promezhutkov vremeni ischezayut, prevrashchayas' v drugie elementarnye chasticy.
Novye elementarnye chasticy imeyut svojstva, podobnye svojstvam staryh, za
isklyucheniem svoej nestabil'nosti. Dazhe samye stabil'nye sredi novyh
elementarnyh chastic imeyut prodolzhitel'nost' zhizni tol'ko okolo millionnoj
doli sekundy, a vremya zhizni drugih -- eshche v sotni ili tysyachi raz men'she. V
nastoyashchee vremya izvestno priblizitel'no 25 razlichnyh vidov elementarnyh
chastic. Samaya "molodaya" iz nih -- otricatel'no zaryazhennyj proton, kotoryj
nazyvayut antiprotonom.
|ti rezul'taty kazhutsya na pervyj vzglyad opyat' uvodyashchimi v storonu ot
idej o edinstve materii, tak kak chislo fundamental'nyh stroitel'nyh kirpichej
materii, po-vidimomu, snova uvelichi-
los' do kolichestva, sravnimogo s kolichestvom razlichnyh himicheskih
elementov. No eto bylo by netochnym tolkovaniem dejstvitel'nogo polozheniya
veshchej. Ved' eksperimenty odnovremenno pokazali, chto chasticy voznikayut iz
drugih chastic i mogut byt' prevrashcheny v drugie chasticy, chto oni obrazuyutsya
prosto iz kineticheskoj energii takih chastic i mogut snova ischeznut', tak chto
iz nih vozniknut drugie chasticy. Stalo byt', drugimi slovami: eksperimenty
pokazali polnuyu prevrashchaemost' materii. Vse elementarnye chasticy v
stolknoveniyah dostatochno bol'shoj energii mogut prevratit'sya v drugie chasticy
ili mogut byt' prosto sozdany iz kineticheskoj energii; i oni mogut
prevratit'sya v energiyu, naprimer v izluchenie. Sledovatel'no, my imeem zdes'
fakticheski okonchatel'noe dokazatel'stvo edinstva materii. Vse elementarnye
chasticy "sdelany" iz odnoj i toj zhe substancii, iz odnogo i togo zhe
materiala, kotoryj my teper' mozhem nazvat' energiej ili universal'noj
materiej; oni -- tol'ko razlichnye formy, v kotoryh mozhet proyavlyat'sya
materiya.
Esli sravnit' etu situaciyu s ponyatiem materii i formy u Aristotelya, to
mozhno skazat', chto materiyu Aristotelya, kotoraya v osnovnom byla "potenciej",
to est' vozmozhnost'yu, sleduet sravnivat' s nashim ponyatiem energii; kogda
elementarnaya chastica rozhdaetsya, energiya vyyavlyaet sebya blagodarya forme kak
material'naya real'nost'.
Sovremennaya fizika ne mozhet, estestvenno, udovletvorit'sya tol'ko
kachestvennym opisaniem fundamental'noj struktury materii; ona dolzhna
popytat'sya na osnove tshchatel'no provedennyh eksperimentov uglubit' analiz do
matematicheskoj formulirovki zakonov prirody, opredelyayushchih formy materii, a
imenno elementarnye chasticy i ih sily. CHetkoe razgranichenie mezhdu materiej i
siloj ili siloj i veshchestvom v etoj chasti fiziki bol'she provedeno byt' ne
mozhet, tak kak lyubaya elementarnaya chastica ne tol'ko sama porozhdaet sily i
sama ispytyvaet vozdejstvie sil, no i v to zhe samoe vremya sama predstavlyaet
v dannom sluchae opredelennoe silovoe pole. Kvantovo-mehanicheskij dualizm
voln i chastic yavlyaetsya prichinoj togo, chto odna i ta zhe real'nost' proyavlyaet
sebya i kak materiya, i kak sila.
Vse popytki najti matematicheskoe opisanie dlya zakonov prirody v mire
elementarnyh chastic do sih por nachinalis' s kvantovoj teorii volnovyh polej.
Teoreticheskie issledovaniya v etoj oblasti byli predprinyaty v nachale
tridcatyh godov. No uzhe pervye raboty v etoj oblasti vyyavili ochen' ser'eznye
trudnosti v oblasti, gde kvantovuyu teoriyu pytalis' ob®edinit' so special'noj
teoriej otnositel'nosti. S pervogo vzglyada kazhetsya, budto dve teorii,
kvantovaya i teoriya otnositel'nosti, otnosyatsya k stol' razlichnym storonam
prirody, chto prakticheski oni nikak ne mogut vliyat' drug na druga i chto
poetomu trebovaniya obeih teorij dolzhny byt' legko vypolnimy v odnom i tom zhe
formalizme. No bolee tochnoe issledovanie pokazalo, chto obe eti teorii
vstupayut v opredelennom punkte v konflikt, v rezul'tate chego i proistekayut
vse dal'nejshie trudnosti.
Special'naya teoriya otnositel'nosti raskryla strukturu prostranstva i
vremeni, kotoraya okazalas' neskol'ko otlichnoj ot struktury, pripisyvavshejsya
im so vremeni sozdaniya n'yutonovskoj mehaniki. Naibolee harakternaya cherta
etoj vnov' otkrytoj struktury -- sushchestvovanie maksimal'noj skorosti,
kotoraya ne mozhet byt' prevzojdena lyubym dvizhushchimsya telom ili
rasprostranyayushchimsya signalom, to est' skorosti sveta. Kak sledstvie etogo dva
sobytiya, imeyushchie mesto v dvuh ves'ma udalennyh drug ot druga tochkah, ne
mogut imet' nikakoj neposredstvennoj prichinnoj svyazi, esli oni proishodyat v
takie momenty vremeni, kogda svetovoj signal, vyhodyashchij v moment pervogo
sobytiya iz etoj tochki, dostigaet drugoj tol'ko posle momenta sversheniya
drugogo sobytiya i naoborot. V etom sluchae oba sobytiya mozhno nazvat'
odnovremennymi. Poskol'ku nikakoe vozdejstvie lyubogo roda ne mozhet
peredat'sya ot odnogo processa v odin moment vremeni drugomu processu v
drugoj moment vremeni, oba processa ne mogut byt' svyazany nikakim fizicheskim
vozdejstviem.
Po etoj prichine dejstvie na bol'shie rasstoyaniya tak, kak ono vystupaet v
sluchae sil tyagoteniya v n'yutonovskoj mehanike, okazalos' nesovmestimym so
special'noj teoriej otnositel'nosti. Novaya teoriya dolzhna byla zamenit' takoe
dejstvie "blizkodejstviem", to est' peredachej sily iz odnoj tochki tol'ko
neposredstvenno sosednej tochke. Estestvennym matematicheskim vyrazheniem
vzaimodejstvij etogo roda okazalis' differencial'nye uravneniya dlya voln ili
polej, invariantnye otnositel'no preobrazovaniya Lorenca. Takie
differencial'nye uravneniya isklyuchayut kakoe-libo pryamoe vozdejstvie
odnovremennyh sobytij drug na druga.
Poetomu struktura prostranstva i vremeni, vyrazhaemaya special'noj
teoriej otnositel'nosti, predel'no rezko otgranichivaet oblast'
odnovremennosti, v kotoroj ne mozhet byt' peredano nikakoe vozdejstvie, ot
drugih oblastej, v kotoryh neposredstvennoe vozdejstvie odnogo processa na
drugoj mozhet imet' mesto.
S drugoj storony, sootnoshenie neopredelennostej kvantovoj teorii
ustanavlivaet zhestkuyu granicu tochnosti, s kotoroj mogut byt' odnovremenno
izmereny koordinaty i impul'sy ili momenty vremeni i energii. Tak kak
predel'no rezkaya granica oznachaet beskonechnuyu tochnost' fiksacii polozheniya v
prostranstve i vo vremeni, to sootvetstvuyushchie impul'sy i energii dolzhny byt'
polnost'yu neopredelennymi, to est' s podavlyayushchej veroyatnost'yu dolzhny
vystupit' na pervyj plan processy dazhe so skol' ugodno bol'shimi impul'sami i
energiyami. Poetomu vsyakaya teoriya, kotoraya odnovremenno vypolnyaet trebovaniya
special'noj teorii otnositel'nosti i kvantovoj teorii, vedet, okazyvaetsya, k
matematicheskim protivorechiyam, a imenno k rashodimostyam v oblasti ochen'
bol'shih energij i impul'sov. |ti vyvody ne obyazatel'no mogut nosit'
neobhodimyj harakter, tak kak vsyakij formalizm rassmotrennogo zdes' roda
yavlyaetsya ved' ochen' slozhnym, i vozmozhno eshche, chto budut najdeny
matematicheskie sredstva, kotorye pomogut ustranit' v etom punkte
protivorechie mezhdu teoriej otnositel'nosti i kvantovoj teoriej. No
do sih por vse-taki vse matematicheskie shemy, kotorye byli issledovany,
privodili v samom dele k takim rashodimostyam, to est' k matematicheskim
protivorechiyam, ili zhe oni okazyvalis' nedostatochnymi, chtoby udovletvorit'
vsem trebovaniyam obeih teorij. Krome togo, bylo ochevidno, chto trudnosti v
samom dele proistekayut iz tol'ko chto rassmotrennogo punkta.
Tot punkt, v kotorom shodyashchiesya matematicheskie shemy ne udovletvoryayut
trebovaniyam teorii otnositel'nosti ili kvantovoj teorii, okazalsya ochen'
interesnym uzhe sam po sebe. Odna iz takih shem vela, naprimer, kogda ee
pytalis' interpretirovat' s pomoshch'yu real'nyh processov v prostranstve i
vremeni, k nekotorogo roda obrashcheniyu vremeni; ona opisyvala processy, v
kotoryh v opredelennoj tochke vnezapno proishodilo rozhdenie neskol'kih
elementarnyh chastic, a energiya dlya etogo processa postupala tol'ko pozdnee
blagodarya kakim-to drugim processam stolknoveniya mezhdu elementarnymi
chasticami. Fiziki zhe na osnovanii svoih eksperimentov ubezhdeny, chto processy
takogo roda v prirode ne imeyut mesta, po krajnej mere togda, kogda oba
processa otdeleny drug ot druga nekotorym izmerimym rasstoyaniem v
prostranstve i vo vremeni.
V drugoj teoreticheskoj sheme popytka ustranit' rashodimosti formalizma
delalas' na osnove matematicheskogo processa, kotoryj byl nazvan
"perenormirovkoj". |tot process zaklyuchaetsya v tom, chto beskonechnosti
formalizma mozhno bylo peredvinut' v takoe mesto, gde oni ne mogut pomeshat'
polucheniyu strogo opredelyaemyh sootnoshenij mezhdu nablyudaemymi velichinami.
Dejstvitel'no, eta shema uzhe privela do opredelennoj stepeni k reshayushchim
uspeham v kvantovoj elektrodinamike, tak kak ona daet sposob rascheta
nekotoryh ochen' interesnyh osobennostej v spektre vodoroda, kotorye do etogo
byli neob®yasnimy. Bolee tochnyj analiz etoj matematicheskoj shemy sdelal,
odnako, pravdopodobnym vyvod o tom, chto te velichiny, kotorye v obychnoj
kvantovoj teorii dolzhny byt' istolkovany kak veroyatnosti, mogut v dannom
sluchae pri nekotoryh obstoyatel'stvah, posle togo kak process perenormirovki
proveden, stat' otricatel'nymi. |to isklyuchalo by, razumeetsya,
neprotivorechivoe istolkovanie formalizma dlya opisaniya materii, tak kak
otricatel'naya veroyatnost' -- bessmyslennoe ponyatie.
Tem samym my uzhe prishli k problemam, kotorye nyne stoyat v centre
diskussij v sovremennoj fizike. Reshenie budet polucheno kogda-nibud'
blagodarya postoyanno obogashchayushchemusya eksperimental'nomu materialu, kotoryj
dobyvaetsya vo vse bolee i bolee tochnyh izmereniyah elementarnyh chastic, ih
porozhdeniya i unichtozheniya, sil, dejstvuyushchih mezhdu nimi. Esli iskat' vozmozhnye
resheniya etih trudnostej, to, mozhet byt', sleduet vspomnit' o tom, chto takie
processy s vidimym obrashcheniem vremeni, obsuzhdennye vyshe, nel'zya isklyuchit' na
osnovanii eksperimental'nyh dannyh v tom sluchae, esli oni imeyut mesto tol'ko
vnutri sovsem malyh prostranstvenno-vremennyh oblastej, vnutri kotoryh s
nashim tepereshnim eksperimental'nym oborudovaniem detal'no prosledit'
processy eshche ne-
vozmozhno. Razumeetsya, pri tepereshnem sostoyanii nashego znaniya my edva li
gotovy priznat' vozmozhnost' takih processov s obrashcheniem vremeni, esli iz
etogo i sleduet vozmozhnost' na kakoj-to bolee pozdnej stadii razvitiya fiziki
nablyudat' podobnogo roda processy takim zhe obrazom, kakim nablyudayut obychnye
atomnye processy. No zdes' sravnenie analiza kvantovoj teorii i analiza
teorii otnositel'nosti pozvolyaet predstavit' problemu v novom svete.
Teoriya otnositel'nosti svyazana s universal'noj postoyannoj prirody -- so
skorost'yu sveta. |ta postoyannaya imeet reshayushchee znachenie dlya ustanovleniya
svyazi mezhdu prostranstvom i vremenem i poetomu dolzhna sama po sebe
soderzhat'sya vo vsyakom zakone prirody, udovletvoryayushchem trebovaniyam
invariantnosti otnositel'no preobrazovanij Lorenca. Nash obychnyj yazyk i
ponyatiya klassicheskoj fiziki mogut byt' primeneny tol'ko k yavleniyam, dlya
kotoryh skorost' sveta mozhet rassmatrivat'sya prakticheski beskonechno bol'shoj.
Esli my v nashih eksperimentah v kakoj-libo forme priblizhaemsya k skorosti
sveta, to my dolzhny byt' podgotovleny k poyavleniyu rezul'tatov, kotorye bolee
ne mogut byt' ob®yasneny s pomoshch'yu etih obyknovennyh ponyatij.
Kvantovaya teoriya svyazana s drugoj universal'noj postoyannoj prirody -- s
plankovskim kvantom dejstviya. Ob®ektivnoe opisanie processov v prostranstve
i vo vremeni okazyvaetsya vozmozhnym tol'ko togda, kogda my imeem delo s
predmetami i processami sravnitel'no bol'shih masshtabov, a imenno togda
postoyannuyu Planka mozhno rassmatrivat' kak prakticheski beskonechno maluyu.
Kogda my v nashih eksperimentah priblizhaemsya k oblasti, v kotoroj plankovskij
kvant dejstviya stanovitsya sushchestvennym, my prihodim ko vsem tem trudnostyam s
primeneniem obychnyh ponyatij, kotorye byli obsuzhdeny v predydushchih glavah etoj
knigi.
No dolzhna byt' eshche tret'ya universal'naya postoyannaya prirody. |to sleduet
prosto, kak govoryat fiziki, iz soobrazhenij razmernosti. Universal'nye
postoyannye opredelyayut velichiny masshtabov v prirode, oni dayut nam
harakteristicheskie velichiny, k kotorym mozhno svesti vse drugie velichiny v
prirode. Dlya polnogo nabora takih edinic neobhodimy, odnako, tri osnovnye
edinicy. Proshche vsego zaklyuchit' ob etom mozhno iz obychnyh soglashenij o
edinicah, kak, naprimer, iz ispol'zovaniya fizikami sistemy CQS (santimetr --
gramm -- sekunda). Edinicy dliny, edinicy vremeni i edinicy massy vmeste
dostatochno, chtoby obrazovat' polnuyu sistemu. Neobhodimy po men'shej mere tri
osnovnye edinicy. Ih mozhno bylo by zamenit' takzhe edinicami dliny, skorosti
i massy ili edinicami dliny, skorosti i energii i t. d. No tri osnovnye
edinicy neobhodimy vo vsyakom sluchae. Skorost' sveta i plankovskij kvant
dejstviya dayut nam, odnako, tol'ko dve iz etih velichin. Dolzhna byt' eshche
tret'ya, i tol'ko teoriya, soderzhashchaya takuyu tret'yu edinicu, vozmozhno, sposobna
vesti k opredeleniyu mass i drugih svojstv elementarnyh chastic. Esli ishodit'
iz nashih sovremennyh poznanij ob
elementarnyh chasticah, to, pozhaluj, samym prostym i samym priemlemym
putem vvedeniya tret'ej universal'noj postoyannoj yavlyaetsya predpolozhenie o
tom, chto sushchestvuet universal'naya dlina poryadka velichiny 10-13 sm, dlina,
stalo byt', sravnimaya primerno s radiusami legkih atomnyh yader. Esli iz.
etih treh edinic obrazovat' vyrazhenie, imeyushchee razmernost' massy, to eta
massa imeet poryadok velichiny massy obychnyh elementarnyh chastic.
Esli predpolozhit', chto zakony prirody dejstvitel'no soderzhat takuyu
tret'yu universal'nuyu postoyannuyu razmernosti dliny poryadka velichiny 10-13 sm,
to togda vpolne vozmozhno, chto nashi obychnye predstavleniya mogut byt'
primenimy tol'ko k takim oblastyam prostranstva i vremeni, kotorye veliki po
sravneniyu s etoj universal'noj postoyannoj dliny. Po mere priblizheniya v svoih
eksperimentah k oblastyam prostranstva i vremeni, malym po sravneniyu s
radiusami atomnyh yader, my dolzhny byt' gotovy k tomu, chto budut nablyudat'sya
processy kachestvenno novogo haraktera. YAvlenie obrashcheniya vremeni, o kotorom
govorilos' vyshe i poka chto tol'ko kak o vozmozhnosti, vyvodimoj iz
teoreticheskih soobrazhenij, moglo by poetomu prinadlezhat' etim mel'chajshim
prostranstvenno-vremennym oblastyam. Esli eto tak, to, veroyatno, ego bylo by
nel'zya nablyudat' takim obrazom, chto sootvetstvuyushchij process mog by byt'
opisan v klassicheskih ponyatiyah. I vse zhe v toj mere, v kakoj takie processy
mogut byt' opisany klassicheskimi ponyatiyami, oni dolzhny obnaruzhivat' takzhe i
klassicheskij poryadok sledovaniya vo vremeni. No poka o processah v samyh
malyh prostranstvenno-vremennyh oblastyah -- ili (chto soglasno sootnosheniyu
neopredelennostej priblizitel'no sootvetstvuet etomu vyskazyvaniyu) pri samyh
bol'shih peredavaemyh energiyah i impul'sah -- izvestno slishkom malo.
V popytkah dostich' na osnove eksperimentov nad elementarnymi chasticami
bol'shego znaniya o zakonah prirody, opredelyayushchih stroenie materii i tem samym
strukturu elementarnyh chastic, osobenno vazhnuyu rol' igrayut opredelennye
svojstva simmetrii. My napomnim o tom, chto v filosofii Platona samye
malen'kie chasticy materii byli absolyutno simmetrichnymi obrazovaniyami, a
imenno pravil'nymi telami -- kubom, oktaedrom, ikosaedrom, tetraedrom. V
sovremennoj fizike, pravda, eti special'nye gruppy simmetrii, poluchayushchiesya
iz gruppy vrashchenij v trehmernom prostranstve, ne stoyat bol'she v centre
vnimaniya. To, chto imeet mesto v estestvoznanii novogo vremeni, ni v koem
sluchae ne yavlyaetsya prostranstvennoj formoj, a predstavlyaet soboj zakon,
stalo byt', v opredelennoj stepeni prostranstvenno-vremennuyu formu, i
poetomu primenyaemye v nashej fizike simmetrii dolzhny vsegda otnosit'sya k
prostranstvu i vremeni sovmestno. No opredelennye tipy simmetrii, kazhetsya, v
dejstvitel'nosti igrayut v teorii elementarnyh chastic naibolee vazhnuyu rol'.
My poznaem ih empiricheski blagodarya tak nazyvaemym zakonam sohraneniya i
blagodarya sisteme kvantovyh chisel, s pomoshch'yu kotoryh mozhno uporyadochit'
sootvetstvenno opytu sobytiya v mire ele-
mentarnyh chastic. Matematicheski my mozhem ih vyrazit' s pomoshch'yu
trebovaniya, chtoby osnovnoj zakon prirody dlya materii byl invariantnym
otnositel'no opredelennyh grupp preobrazovanij. |ti gruppy preobrazovanij
yavlyayutsya naibolee prostym matematicheskim vyrazheniem svojstv simmetrii. Oni
vystupayut v sovremennoj fizike vmesto tel Platona. Naibolee vazhnye zdes'
kratko perechisleny.
Gruppa tak nazyvaemyh preobrazovanij Lorenca harakterizuet vskrytuyu
special'noj teoriej otnositel'nosti strukturu prostranstva i vremeni.
Gruppa, issledovannaya Pauli i Gyurshi, sootvetstvuet po svoej strukture
gruppe trehmernyh prostranstvennyh vrashchenij -- ona ej izomorfna, kak govoryat
matematiki, -- i proyavlyaet sebya v poyavlenii kvantovogo chisla, kotoroe
empiricheski bylo otkryto u elementarnyh chastic uzhe dvadcat' pyat' let nazad i
poluchilo nazvanie "izospin".
Dve sleduyushchie gruppy, vedushchie sebya formal'no kak gruppy vrashchenij vokrug
zhestkoj osi, privodyat k zakonam sohraneniya dlya zaryada, dlya chisla barionov i
dlya chisla leptonov.
Nakonec, zakony prirody dolzhny byt' invariantny eshche otnositel'no
opredelennyh operacij otrazheniya, kotorye zdes' net nuzhdy perechislyat'
podrobno. Po etomu voprosu osobenno vazhnymi i plodotvornymi okazalis'
issledovaniya Li i YAnga, soglasno idee kotoryh velichina, nazyvaemaya chetnost'yu
i dlya kotoroj ranee predpolagalsya spravedlivym zakon sohraneniya, v
dejstvitel'nosti ne sohranyaetsya.
Vse izvestnye do sih por svojstva simmetrii udaetsya vyrazit' s pomoshch'yu
prostogo uravneniya. Prichem pod etim ponimaetsya, chto eto uravnenie
invariantno otnositel'no vseh nazvannyh grupp preobrazovanij, i poetomu
mozhno dumat', chto eto uravnenie uzhe pravil'no otobrazhaet zakony prirody dlya
materii. No resheniya etogo voprosa eshche net, ono budet polucheno tol'ko so
vremenem s pomoshch'yu bolee tochnogo matematicheskogo analiza etogo uravneniya i s
pomoshch'yu sravneniya s eksperimental'nym materialom, sobiraemym vo vse bol'shih
razmerah.
No i otvlekayas' ot etoj vozmozhnosti, mozhno nadeyat'sya, chto blagodarya
soglasovaniyu eksperimentov v oblasti elementarnyh chastic naivysshih energij s
matematicheskim analizom ih rezul'tatov kogda-nibud' udastsya prijti k polnomu
ponimaniyu edinstva materii. Vyrazhenie "polnoe ponimanie" oznachalo by, chto
formy materii -- priblizitel'no v tom smysle, v kakom upotreblyal etot termin
v svoej filosofii Aristotel', -- okazalis' by vyvodami, to est' resheniyami
zamknutoj matematicheskoj shemy, otobrazhayushchej zakony prirody dlya materii.
X. YAZYK I REALXNOSTX V SOVREMENNOJ FIZIKE
V istorii nauki porazitel'nye otkrytiya i novye idei vsegda privodili k
nauchnym diskussiyam; eti diskussii vyzyvayut poyavlenie polemicheskih
publikacij, i takaya kritika chasto sovershenno neobhodima dlya razvitiya
poslednih. No eti spory pochti nikogda ranee ne dostigali toj stepeni
rezkosti, kotoruyu oni priobreli posle sozdaniya teorii otnositel'nosti, a
takzhe -- v men'shej stepeni -- kvantovoj teorii. V oboih sluchayah nauchnye
problemy v konechnom schete byli svyazany dazhe so spornymi voprosami politiki,
i nekotorye fiziki pytalis' sodejstvovat' pobede svoih vzglyadov, pribegaya k
pomoshchi politicheskih metodov. |tu burnuyu reakciyu na novejshee razvitie
sovremennoj fiziki mozhno ponyat', tol'ko priznav, chto eto razvitie privelo v
dvizhenie sami osnovy fiziki i, vozmozhno, estestvoznaniya voobshche i chto eto
dvizhenie vyzvalo oshchushchenie, budto vsya pochva, na kotoruyu opiraetsya
estestvoznanie, uhodit iz-pod nashih nog. No vmeste s tem eto oznachaet,
pozhaluj, i to, chto eshche ne najden pravil'nyj yazyk, na kotorom mozhno govorit'
o novom polozhenii del, i chto netochnye i otchasti nepravil'nye utverzhdeniya,
vyskazannye v ryade sluchaev v pylu voodushevleniya novymi otkrytiyami, vyzvali
poyavlenie vsyakogo roda nedorazumenij. Zdes' rech' idet v samom dele o
trudnorazreshimoj, principial'noj probleme. Usovershenstvovannaya
eksperimental'naya tehnika nashego vremeni vvela v pole zreniya estestvoznaniya
sovershenno novye storony yavlenij prirody, storony, kotorye ne mogut byt'
opisany s pomoshch'yu ponyatij povsednevnoj zhizni ili tol'ko s pomoshch'yu ponyatij
predshestvuyushchej fiziki. No v takom sluchae, kakim yazykom oni dolzhny
opisyvat'sya?
Pervichnym yazykom, kotoryj vyrabatyvayut v processe nauchnogo uyasneniya
faktov, yavlyaetsya v teoreticheskoj fizike obychno yazyk matematiki, a imenno --
matematicheskaya shema, pozvolyayushchaya fizikam predskazyvat' rezul'taty budushchih
eksperimentov. Fizik mozhet dovol'stvovat'sya tem, chto on obladaet
matematicheskoj shemoj i znaet, kak mozhno ee primenyat' dlya istolkovaniya svoih
opytov. No ved' on dolzhen govorit' o svoih rezul'tatah takzhe i ne fizikam,
kotorye ne budut udovletvoreny do teh por, poka im ne budet dano ob®yasnenie
i na obychnom yazyke, na yazyke, kotoryj mozhet byt' ponyat kazhdym. No i dlya
fizika vozmozhnost' opisaniya na obychnom
yazyke yavlyaetsya kriteriem togo, kakaya stepen' ponimaniya dostignuta v
sootvetstvuyushchej oblasti. V kakom ob®eme vozmozhno voobshche takoe opisanie?
Mozhno li, naprimer, govorit' o samom atome? |to nastol'ko zhe yazykovaya,
naskol'ko i fizicheskaya problema, i poetomu prezhde vsego neobhodimo sdelat'
neskol'ko zamechanij o yazyke voobshche i o nauchnom yazyke v osobennosti.
YAzyk byl sozdan chelovecheskoj rasoj v doistoricheskoe vremya kak sredstvo
dlya peredachi soobshchenij i kak osnova dlya myshleniya. My malo znaem o razlichnyh
stupenyah ego formirovaniya. No, vo vsyakom sluchae, nyne yazyk soderzhit bol'shoe
kolichestvo ponyatij, kotorye mogut rassmatrivat'sya kak celesoobraznyj
instrument dlya bolee ili menee odnoznachnoj peredachi soobshchenij o sobytiyah
povsednevnoj zhizni. |ti ponyatiya byli vyrabotany postepenno, v processe
ispol'zovaniya yazyka, bez kriticheskogo analiza. Pri etom predpolagaetsya, chto
esli nekotoroe slovo upotreblyaetsya dostatochno chasto, sledovatel'no, my bolee
ili menee tochno znaem, chto ono oznachaet. Horosho izvesten fakt, chto slova
opredeleny ne stol' chetko, kak eto mozhet pokazat'sya na pervyj vzglyad, i chto
oni obladayut tol'ko nekotoroj ogranichennoj oblast'yu primeneniya: naprimer,
mozhno govorit' o kuske dereva ili o kuske zheleza, no nel'zya govorit' o kuske
vody. Slovo "kusok" ne dopuskaet ego primeneniya k zhidkim telam. Privedem
drugoj primer. Bor pri ob®yasnenii ogranichennoj primenimosti ponyatij obychno s
bol'shoj ohotoj rasskazyvaet sleduyushchuyu istoriyu. Malen'kij mal'chik prihodit v
magazin s pfeningom v ruke i sprashivaet: "Mogu ya u vas kupit' za odin
pfening konfetnuyu smes'?" Prodavec beret dve konfety iz svoih yashchikov, daet
ih mal'chiku i govorit: "Smes' ty mozhesh' sdelat' iz nih sam". Neskol'ko bolee
ser'eznyj primer problematichnogo sootnosheniya slov i ponyatij predstavlyaet
soboj fakt primeneniya slov "krasnyj" i "zelenyj" dal'tonikami, hotya zdes',
ochevidno, granicy primeneniya etih slov dal'tonikami dolzhny prohodit' sovsem
inache, chem u drugih lyudej.
|ta principial'naya neposredstvennost' smysla slov byla osoznana,
razumeetsya, ochen' davno i vyzvala zhelanie davat' opredeleniya, t. e., kak
glasit opredelenie slova "opredelenie", ustanavlivat' granicy, ukazyvayushchie,
gde eto slovo mozhet primenyat'sya, a gde net. No opredeleniya mogut byt' dany,
estestvenno, tol'ko s pomoshch'yu drugih ponyatij, i v konce koncov my dolzhny
budem vse-taki polagat'sya na nekotorye ponyatiya, kotorye prinimayutsya tak, kak
oni est', bez analiza i opredelenij.
V grecheskoj filosofii problema vyrazheniya ponyatij v yazyke byla vazhnejshim
predmetom issledovanij so vremen Sokrata, zhizn' kotorogo predstavlyala soboj,
esli sledovat' ee hudozhestvennomu izobrazheniyu v dialogah Platona, postoyannoe
obsuzhdenie soderzhaniya yazykovyh ponyatij i granic nashih sredstv vyrazheniya.
CHtoby sozdat' prochnoe osnovanie dlya nauchnogo myshleniya, Aristotel' v svoih
logicheskih rabotah predprinyal popytku proanalizirovat' yazykovye formy i
issledovat' formal'nuyu strukturu pro-
cessa vyvoda i zaklyuchenij nezavisimo ot ih soderzhaniya. Na etom puti on
dostig takoj stepeni abstrakcii i tochnosti, kotoraya do togo byla ne izvestna
grecheskoj filosofii, i tem samym v naivysshej stepeni sodejstvoval vyyasneniyu
i ustanovleniyu opredelennogo poryadka v nashem sposobe myshleniya. On fakticheski
sozdal osnovy nauchnogo yazyka.
S drugoj storony, logicheskij analiz prinosit s soboj i opasnost'
slishkom bol'shogo uproshcheniya. V logike vnimanie napravleno na special'nye
yazykovye struktury, na odnoznachnoe svyazyvanie posylok i zaklyuchenij, na
prostye shemy rassuzhdenij. Vsemi drugimi yazykovymi strukturami v logike
prenebregayut. |ti struktury mogut poluchat'sya, naprimer, blagodarya
associaciyam mezhdu opredelennymi promezhutochnymi znacheniyami slov; tak,
naprimer, vtorostepennoe znachenie slova, pochti ne ostavlyayushchee sleda v nashem
soznanii, mozhet vse zhe sushchestvenno povliyat' na soderzhanie predlozheniya, kogda
eto slovo proizneseno. Tot fakt, chto lyuboe slovo mozhet vyzvat' v nashem
myshlenii mnogie, tol'ko napolovinu osoznavaemye dvizheniya, mozhet byt'
ispol'zovan dlya togo, chtoby vyrazit' s pomoshch'yu yazyka opredelennye storony
dejstvitel'nosti bolee otchetlivo, chem eto bylo by vozmozhno s pomoshch'yu
logicheskoj shemy. Poetomu poety chasto vystupali protiv takogo
preuvelichennogo podcherkivaniya logicheskih shem v yazyke i myshlenii, mogushchego
privesti k tomu, chto yazyk stanet ne prigoden dlya toj celi, dlya kakoj on byl
pervonachal'no sozdan. Zdes' mozhno, naprimer, napomnit' izvestnye slova, s
kotorymi Mefistofel' v "Fauste" Gete obrashchaetsya k ucheniku:
Cenite vremya: dni uhodyat nevozvratno!
No nash poryadok dast privychku vam
Raspredelyat' zanyat'ya akkuratno.
A potomu, moj drug, na pervyj raz,
Po mne, polezno bylo by dlya vas
Kurs logiki projti v ee granicah
Nachnut sejchas dressirovat' vash um,
Derzha ego v ezhovyh rukavicah,
CHtob tiho on bez lishnih dum
I bez pustogo neterpen'ya
Vspolzal po lestnice myshlen'ya,
CHtob vkriv' i vkos', po vsem putyam,
On ne metalsya tam i syam.
Zatem vnushat vam, radi toj zhe celi,
CHto v nashej zhizni vsyudu, dazhe v tom,
CHto prezhde srazu delat' vy umeli, --
Kak, naprimer, pit'e, eda, --
Nuzhna komanda "raz, dva, tri" vsegda.
Tak fabrikuyut mysli. S etim mozhno
Sravnit' hot' tkackij, naprimer, stanok.
V nem upravlen'e nit'yu slozhno:
To vniz, to vverh snuet chelnok,
Nezrimo niti v tkan' sol'yutsya;
Odin tolchok -- sto petel' v'yutsya.
Podobno etomu, druzhok,
I vas filosof pouchaet!
"Vot eto -- tak i eto -- tak,
A potomu i eto -- tak,
I esli pervaya prichina ischezaet,
To i vtoromu ne byvat' nikak".
Ucheniki pred nim blagogoveyut,
No tkan' sotkat' iz nitej ne sumeyut
Il' vot: zhivoj predmet zhelaya izuchit',
CHtob yasnoe o nem poznan'e poluchit', --
Uchenyj prezhde dushu izgonyaet
Zatem predmet na chasti raschlenyaet
I vidit ih, da zhal': duhovnaya ih svyaz'
Tem vremenem ischezla, uneslas'! 14
|to mesto soderzhit dostojnoe voshishcheniya opisanie struktury yazyka i
obosnovannuyu kritiku uzosti obychnyh logicheskih shem.
S drugoj storony, nauka ved' dolzhna osnovyvat'sya na yazyke kak na
edinstvennom sredstve peredachi soobshchenij, i poetomu tam, gde problema
odnoznachnosti imeet bol'shuyu vazhnost', logicheskie shemy dolzhny igrat' svoyu
rol'. Specificheskaya trudnost' v etom punkte mozhet byt', pozhaluj, opisana
sleduyushchim obrazom. V estestvoznanii my pytaemsya edinichnoe vyvesti iz obshchego:
edinichnoe yavlenie dolzhno byt' ponyato kak sledstvie prostyh obshchih zakonov.
|ti obshchie zakony, kogda oni formuliruyutsya v yazyke, mogut soderzhat' tol'ko
nekotorye nemnogie ponyatiya, ibo, v protivnom sluchae, zakony byli by ne
prostymi i ne vseobshchimi. Iz etih ponyatij dolzhno byt' vyvedeno dalee
beskonechnoe mnogoobrazie vozmozhnyh yavlenij, i pri etom ne tol'ko kachestvenno
i priblizhenno, no i s ogromnoj stepen'yu tochnosti v otnoshenii vsyakoj detali.
Stanovitsya ochevidnym, chto ponyatiya obydennogo yazyka, opredelennye, kak
pravilo, stol' netochno i nechetko, nikogda ne pozvolili by sdelat' takoj
vyvod. Esli iz zadannyh posylok sleduet cep' zaklyuchenij, to obshchee chislo
vozmozhnyh chlenov v cepi zavisit ot tochnosti posylok. Poetomu v
estestvoznanii osnovnye ponyatiya obshchih zakonov dolzhny byt' opredeleny s
predel'noj stepen'yu tochnosti, a eto vozmozhno tol'ko s pomoshch'yu matematicheskoj
abstrakcii.
Podobnoe zhe polozhenie mozhet imet' mesto i v drugih naukah -- v nih
takzhe mogut stat' neobhodimymi tochnye opredeleniya, naprimer v yurisprudencii.
No zdes' obshchee chislo chlenov v cepi zaklyuchenij nikogda ne byvaet ochen'
bol'shim; poetomu zdes' net neobhodimosti v sovershennoj tochnosti, i v
bol'shinstve sluchaev malo-mal'ski tochnye opredeleniya okazyvayutsya ischerpyvayushche
sformulirovannymi s pomoshch'yu ponyatij obydennogo yazyka.
V teoreticheskoj fizike my pytaemsya ponyat' gruppy yavlenij, vvodya
matematicheskie simvoly, kotorye mogut byt' postavleny v sootvetstvie
nekotorym faktam, a imenno rezul'tatam izmerenij. Dlya simvolov my nahodim
imena, kotorye delayut yasnoj ih svyaz' s izmereniem. |tim sposobom simvoly
svyazyvayutsya, sledovatel'no, s obydennym yazykom. No zatem simvoly svyazyvayutsya
mezhdu soboj
s pomoshch'yu strogoj sistemy opredelenij i aksiom, i v konce koncov zakony
prirody priobretayut vid uravnenij mezhdu simvolami. Beskonechnoe mnogoobrazie
reshenij etih uravnenij sootvetstvuet togda beskonechnomu mnogoobraziyu
edinichnyh yavlenij, vozmozhnyh v dannoj oblasti prirody. Takim obrazom,
matematicheskaya shema otobrazhaet rassmatrivaemuyu gruppu yavlenij v toj mere, v
kotoroj soblyudayutsya sootnosheniya mezhdu simvolami i izmereniyami. |ti
sootnosheniya pozvolyayut takzhe zatem vyrazit' sami zakony prirody v ponyatiyah
obydennogo yazyka, tak kak nashi eksperimenty, sostoyashchie iz dejstvij i
izmerenij, vsegda mogut byt' opisany etim yazykom.
Konechno, v processe rasshireniya nashih nauchnyh znanij uvelichivaetsya i
sfera primenimosti yazyka. Vvodyatsya novye ponyatiya, a starye nachinayut
upotreblyat'sya v novyh oblastyah v inom smysle, chem pri ih upotreblenii v
obychnom yazyke. Takie slova, kak energiya, elektrichestvo, entropiya,
predstavlyayut soboj horosho izvestnye primery. Tak my razvivaem nauchnyj yazyk,
kotoryj mozhno rassmatrivat' kak estestvennoe rasshirenie obychnogo yazyka,
prigodnoe dlya zanovo sozdayushchihsya nauchnyh oblastej.
V proshlom stoletii v fiziku byl vveden ryad novyh ponyatij, i v nekotoryh
sluchayah ponadobilos' znachitel'noe vremya, prezhde chem fiziki privykli k
upotrebleniyu etih novyh ponyatij. Ponyatie "elektromagnitnogo polya", naprimer,
v izvestnom smysle soderzhalos' uzhe v rabotah Faradeya, i to, chto pozdnee
stalo fundamentom teorii Maksvella, ne legko i ne srazu bylo prinyato
fizikami, kotorye ranee svoe vnimanie napravlyali prezhde vsego na izuchenie
mehanicheskogo dvizheniya materii. Vvedenie etogo ponyatiya bylo svyazano s
izmeneniem osnovnyh nauchnyh predstavlenij, a takie izmeneniya nikogda ne
mogut protekat' legko.
Nesmotrya na eto, vse ponyatiya, vvedennye v fiziku do konca proshlogo
stoletiya, obrazovali zamknutuyu sistemu, kotoraya mozhet byt' primenena k
shirokomu krugu yavlenij; eta sistema vmeste s bolee rannimi ponyatiyami
obrazovala yazyk, kotoryj mozhet s uspehom primenyat'sya v issledovaniyah ne
tol'ko uchenyh, no i tehnikov, i inzhenerov. K osnovnym predstavleniyam etogo
yazyka prinadlezhat predpolozheniya o tom, chto posledovatel'nost' sobytij vo
vremeni polnost'yu nezavisima ot ih raspolozheniya v prostranstve, chto v
real'nom prostranstve spravedliva evklidova geometriya i chto processy v
prostranstve i vo vremeni proishodyat nezavisimo ot togo, nablyudayutsya oni ili
net. Konechno, nikto ne osparival, chto vsyakoe nablyudenie okazyvaet
opredelennoe vozdejstvie na yavlenie, kotoroe dolzhno nablyudat'sya, no v obshchem
predpolagalos', chto blagodarya dostatochno ostorozhnomu provedeniyu
eksperimentov eto vliyanie mozhno sdelat' v konce koncov skol' ugodno malym.
|to kazalos' dejstvitel'no neobhodimym usloviem osushchestvleniya ideala
ob®ektivnosti, schitavshegosya osnovoj vsego estestvoznaniya.
V eto do nekotoroj stepeni spokojnoe sostoyanie fiziki kvantovaya teoriya
i special'naya teoriya otnositel'nosti vnesli vnezapnoe, snachala medlennoe, a
zatem postepenno ubystryayushcheesya izmenenie
osnov estestvoznaniya. Pervye burnye diskussii vspyhnuli o problemah
prostranstva i vremeni, postavlennyh teoriej otnositel'nosti. Kak sleduet
govorit' o novom polozhenii del? Sleduet li rassmatrivat' lorencovo
sokrashchenie dvizhushchihsya tel kak dejstvitel'noe ili tol'ko kak kazhushcheesya?
Sleduet li govorit', chto struktura prostranstva i vremeni dejstvitel'no
otlichna ot toj, kotoruyu predpolagali ranee, ili zhe sleduet tol'ko skazat',
chto eksperimental'nye rezul'taty pri ih teoreticheskom istolkovanii
matematicheski nado svyazyvat' takim obrazom, chtoby eto sootvetstvovalo etoj
novoj strukture, v to vremya kak prostranstvo i vremya kak vseobshchie formy
sozercaniya, v kotoryh my vosprinimaem mir, ostayutsya tem, chem oni vsegda
byli? Dejstvitel'noj problemoj, stoyavshej za mnogimi etimi spornymi
voprosami, yavlyalsya tot fakt, chto ne sushchestvovalo nikakogo yazyka, na kotorom
mozhno bylo by neprotivorechivo govorit' o novoj Situacii. Obychnyj yazyk
osnovyvalsya na staryh ponyatiyah o prostranstve i vremeni, i tol'ko etot yazyk
predstavlyal soboj sredstvo odnoznachnoj peredachi soobshchenij o raspolozhenii
priborov i rezul'tatah izmerenij. No odnovremenno eksperimenty pokazyvali,
chto starye ponyatiya mogut byt' primeneny ne povsyudu.
Estestvennym ishodnym punktom pri istolkovanii teorii otnositel'nosti
yavilos' poetomu to obstoyatel'stvo, chto v predel'nom sluchae ochen' malyh
skorostej (skorostej, malyh v sravnenii so skorost'yu sveta) novaya teoriya
okazalas' prakticheski tozhdestvennoj s predshestvuyushchej. Poetomu eta teoriya
sama pokazyvala, kak sledovalo interpretirovat' matematicheskie simvoly, kak
ih postavit' v svyaz' s eksperimentom i s ponyatiyami obychnogo yazyka.
Fakticheski tol'ko blagodarya etoj svyazi preobrazovaniya Lorenca v dannom
sluchae byli najdeny uzhe dovol'no rano. V etoj oblasti, stalo byt', ne bylo
nikakoj neyasnosti otnositel'no znacheniya slov i simvolov. Fakticheski etih
svyazej bylo uzhe dostatochno, chtoby primenyat' teoriyu ko vsej oblasti
eksperimenta, imeyushchej otnoshenie k probleme otnositel'nosti. Poetomu spornye
voprosy o "real'nom" ili "kazhushchemsya" lorencovom sokrashchenii ili o smysle
slova "odnovremenno" i t. d., sobstvenno govorya, nikakogo otnosheniya ne imeyut
k faktam, a kasayutsya tol'ko yazyka.
S drugoj storony, otnositel'no yazyka s techeniem vremeni bylo priznano,
chto, vozmozhno, ne sleduet slishkom strogo nastaivat' na opredelennyh
principah. Vsegda bylo trudno najti ubeditel'nye dlya vseh kriterii togo,
kakie ponyatiya mogut primenyat'sya v yazyke i kak ih sleduet primenyat'.
Vozmozhno, pravil'nee i proshche podozhdat' dal'nejshego razvitiya yazyka, kotoryj
cherez nekotoroe vremya blagodarya etomu razvitiyu budet sootvetstvovat' novomu
polozheniyu del. V special'noj teorii otnositel'nosti takoe sootvetstvie
fakticheski uzhe v znachitel'noj stepeni vyrabotalos' v poslednie pyat'desyat
let. Naprimer, razlichie mezhdu "real'nym" i "kazhushchimsya" lorencovym
sokrashcheniem prosto ischezlo. Slovo "odnovremennyj" v obshchem upotreblyaetsya tak,
kak eto sootvetstvuet opre-
deleniyu, dannomu v svoe vremya |jnshtejnom, v to vremya kak dlya neskol'ko
bolee slozhnogo ponyatiya, obsuzhdaemogo v odnoj iz predydushchih glav etoj knigi,
voshlo v upotreblenie vyrazhenie "prostranstvenno podobnyj interval" i t. d.
V sluchae obshchej teorii otnositel'nosti mysl' o neevklidovom haraktere
geometrii real'nogo prostranstva byla samym rezkim obrazom osporena
nekotorymi filosofami, kotorye v dannom sluchae utverzhdali, chto uzhe sama
shema vypolneniya nashih eksperimentov predpolagaet spravedlivost' evklidovoj
geometrii.
Kogda, naprimer, mehanik pytaetsya izgotovit' sovershenno ploskie
poverhnosti, on mozhet eto sdelat' sleduyushchim obrazom. On izgotovlyaet snachala
tri poverhnosti primerno odinakovoj velichiny, yavlyayushchiesya bolee ili menee
ploskimi. Zatem on prikladyvaet kazhduyu paru iz etih ploskostej drug k drugu
v razlichnyh otnositel'nyh polozheniyah. Stepen', v kotoroj vozmozhno teper'
vzaimnoe prileganie pri vsevozmozhnyh polozheniyah poverhnostej, .lozhno schitat'
meroj tochnosti, s kotoroj poverhnosti sleduet rassmatrivat' kak ploskie.
Mehanik budet dovolen tremya ploskostyami tol'ko togda, kogda prileganie
kazhdoj pary iz nih drug k drugu imeet mesto odnovremenno vo vseh tochkah.
Kogda eto dostignuto, mozhno dokazat' matematicheski, chto na vseh treh
poverhnostyah dolzhna byt' spravedliva evklidova geometriya. Takim obrazom (tak
argumentiroval, naprimer, G. Dingler), uzhe nashi sobstvennye dejstviya
napravleny na to, chtoby vypolnyalas' evklidova geometriya.
S tochki zreniya obshchej teorii otnositel'nosti zdes' mozhno, estestvenno,
otvetit', chto izlozhennaya argumentaciya dokazyvaet tol'ko spravedlivost'
evklidovoj geometrii na malyh rasstoyaniyah, a imenno na rasstoyaniyah poryadka
razmerov nashih eksperimental'nyh ustanovok. Tochnost', s kotoroj zdes'
spravedliva evklidova geometriya, fakticheski stol' velika, chto opisannyj vyshe
process izgotovleniya ploskih poverhnostej mozhet byt' osushchestvlen vsegda.
Isklyuchitel'no malye otkloneniya ot evklidovoj geometrii, eshche imeyushchie mesto v
etoj oblasti, ne budut zamecheny, tak kak poverhnosti izgotovlyayutsya iz
veshchestva, kotoroe ne yavlyaetsya absolyutno tverdym, a sposobno preterpevat'
nebol'shie deformacii, a takzhe potomu, chto ponyatie "prileganie" ne mozhet byt'
opredeleno s sovershennoj tochnost'yu. Dlya poverhnostej kosmicheskogo poryadka
opisannyj process ne mozhet byt' primenen. No eto uzhe problema ne
eksperimental'noj fiziki.
Snova estestvennym ishodnym punktom fizicheskogo istolkovaniya
matematicheskih shem obshchej teorii otnositel'nosti yavlyaetsya tot fakt, chto
geometriya na malyh rasstoyaniyah okazyvaetsya priblizitel'no evklidovoj. V etoj
oblasti obshchaya teoriya otnositel'nosti sblizhaetsya s klassicheskoj teoriej.
Poetomu zdes' sushchestvuet odnoznachnaya svyaz' mezhdu matematicheskimi simvolami,
izmereniyami i ponyatiyami obychnogo yazyka. Naprotiv, v dostatochno bol'shih
oblastyah fizicheski spravedlivoj mozhet okazat'sya neevklidova geometriya.
Fakticheski uzhe zadolgo do togo, kak byla sozdana obshchaya
teoriya otnositel'nosti, vozmozhnost' neevklidovoj geometrii real'nogo
prostranstva obsuzhdalas' matematikami, osobenno Gaussom v Gettingene. Kogda
Gauss proizvodil ochen' tochnye izmeritel'no-geodezicheskie raboty, kotorye
velis' na baze treugol'nika, obrazovannogo tremya gorami: Brokenom v Garce,
Inzel'bergom v Tyuringii i Hohen-Hagenom bliz Gettingena, on dolzhen byl takzhe
ochen' tshchatel'no proverit' dopolnitel'no, sostavlyaet li summa treh uglov
treugol'nika dejstvitel'no 180°; on schital vpolne dopustimym obnaruzhenie
otkloneniya, kotoroe v takom sluchae dokazalo by otstuplenie ot evklidovoj
geometrii. No na samom dele on ne smog obnaruzhit' v predelah tochnosti svoih
izmerenij nikakih otklonenij.
V sluchae obshchej teorii otnositel'nosti yazyk, na kotorom my formuliruem
obshchie zakony, vpolne sootvetstvuet nauchnomu yazyku matematika, a dlya opisaniya
samih eksperimentov primenyayut, kak vsegda, obychnye ponyatiya, tak kak na malyh
rasstoyaniyah evklidova geometriya spravedliva s dostatochnoj tochnost'yu.
No samaya trudnaya problema v otnoshenii primeneniya yazyka voznikaet v
kvantovoj teorii. Zdes' net nikakih prostyh napravlyayushchih principov, kotorye
by nam pozvolili svyazat' matematicheskie simvoly s ponyatiyami obychnogo yazyka.
Edinstvennoe, chto prezhde vsego znayut, eto tot fakt, chto nashi obychnye ponyatiya
ne mogut byt' primeneny k stroeniyu atoma. Snova mozhno bylo by schitat'
estestvennym ishodnym punktom fizicheskogo istolkovaniya formalizma tot fakt,
chto matematicheskaya shema kvantovoj mehaniki dlya rasstoyanij, bol'shih po
sravneniyu s protyazhennost'yu atoma, priblizhaetsya k matematicheskoj sheme
klassicheskoj mehaniki. No dazhe eto utverzhdenie mozhet byt' vyskazano s
nekotorymi ogovorkami. I dlya bol'shih rasstoyanij sushchestvuet mnogo reshenij
kvantovomehanicheskih uravnenij, dlya kotoryh najti analogichnye resheniya v
predelah klassicheskoj fiziki nevozmozhno. V takih kvantovomehanicheskih
resheniyah proyavlyaet sebya obsuzhdennaya vyshe interferenciya veroyatnostej, vovse
ne sushchestvuyushchaya v klassicheskoj fizike. Poetomu dazhe v predel'nom sluchae
ochen' bol'shih razmerov svyaz' matematicheskih simvolov, s odnoj storony, s
izmereniyami i obychnymi ponyatiyami -- s drugoj, niskol'ko ne trivial'na. CHtoby
dostignut' odnoznachnosti takoj svyazi, neobhodimo privlech' k rassmotreniyu eshche
vtoruyu storonu problemy. Neobhodimo obratit' vnimanie na to, chto sistema,
kotoruyu sleduet rassmatrivat' soglasno metodam kvantovoj mehaniki, na samom
dele yavlyaetsya chast'yu znachitel'no bol'shej sistemy, v konechnom schete -- vsego
mira. Ona nahoditsya vo vzaimodejstvii s etoj bol'shoj sistemoj, i my dolzhny
dobavit' eshche, chto mikroskopicheskie svojstva bol'shej sistemy, po krajnej mere
v znachitel'noj stepeni, neizvestny. |ta formulirovka, nesomnenno, pravil'no
opisyvaet polozhenie del, ibo sistema vovse ne mogla by byt' predmetom
izmerenij i teoreticheskih issledovanij, esli by ona voobshche ne prinadlezhala k
miru yavlenij, esli by ee ne svyazyvalo nikakoe vzaimodejstvie s bol'shej
sistemoj, chast'yu kotoroj
yavlyaetsya nablyudatel'. Vzaimodejstvie s etoj bol'shej sistemoj, s ee v
znachitel'noj stepeni neizvestnymi, mikroskopicheskimi osobennostyami vvodit
togda v opisanie -- a imenno i v kvantovomehanicheskoe, i v klassicheskoe
opisanie -- novyj statisticheskij element, kotoryj dolzhen byt' prinyat vo
vnimanie pri rassmotrenii sistemy. V predel'nom sluchae bol'shih razmerov etot
statisticheskij element v takoj stepeni unichtozhaet rezul'taty interferencii
veroyatnostej, chto teper' kvantovomehanicheskaya shema dejstvitel'no sblizhaetsya
so shemoj klassicheskoj fiziki. V etom punkte mozhno poetomu ustanovit'
odnoznachnuyu svyaz' mezhdu matematicheskimi simvolami kvantovoj teorii i
ponyatiyami obychnogo yazyka, i etogo sootvetstviya okazyvaetsya fakticheski
dostatochno takzhe dlya istolkovaniya eksperimentov. To, chto ostaetsya, -- eto
problemy, snova zatragivayushchie skoree oblast' yazyka, chem oblast' faktov, tak
kak ponyatie "fakt" predpolagaet, chto fenomen mozhet byt' opisan na obychnom
yazyke.
Odnako problemy yazyka zdes' priobretayut znachitel'no bolee ser'eznyj
harakter. My hotim kakim-to obrazom govorit' o stroenii atoma, a ne tol'ko o
nablyudaemyh yavleniyah, k kotorym, naprimer, otnosyatsya chernye tochki na
fotograficheskoj plastinke ili vodyanye kapli v kamere Vil'sona. No na obychnom
yazyke my ne mozhem etogo sdelat'.
Analiz mozhet byt' prodolzhen teper' v dvuh sovershenno protivopolozhnyh
napravleniyah. Mozhno sprosit', kakoj sposob vyrazheniya otnositel'no atomov
fakticheski ukorenilsya sredi fizikov za 30 let so vremeni formulirovaniya
kvantovoj mehaniki, ili mozhno opisat' popytki formulirovat' tochnyj nauchnyj
yazyk, sootvetstvuyushchij matematicheskoj sheme kvantovoj teorii.
V kachestve otveta na pervyj vopros mozhno podcherknut', chto ponyatie
dopolnitel'nosti, vvedennoe Borom pri istolkovanii kvantovoj teorii, sdelalo
dlya fizikov bolee zhelatel'nym ispol'zovat' dvuznachnyj yazyk vmesto
odnoznachnogo i, sledovatel'no, primenyat' klassicheskie ponyatiya neskol'ko
netochnym obrazom, sootvetstvuyushchim sootnosheniyu neopredelennostej, poperemenno
upotreblyaya razlichnye klassicheskie ponyatiya. Esli by eti ponyatiya
ispol'zovalis' odnovremenno, to eto privelo by k protivorechiyam. Poetomu,
govorya o traektoriyah elektronov, o volnah materii i plotnosti zaryada, ob
energii i impul'se i t. d., vsegda sleduet soznavat' tot fakt, chto eti
ponyatiya obladayut tol'ko ochen' ogranichennoj oblast'yu primenimosti. Kak tol'ko
eto neopredelennoe i bessistemnoe primenenie yazyka privodit k trudnostyam,
fizik dolzhen vernut'sya k matematicheskoj sheme i ispol'zovat' ee odnoznachnuyu
svyaz' s eksperimental'nymi faktami.
|to primenenie yazyka vo mnogih otnosheniyah dovol'no udovletvoritel'no,
napominaya podobnoe zhe upotreblenie yazyka v povsednevnoj zhizni ili v
poeticheskom tvorchestve. My konstatiruem, chto situaciya dopolnitel'nosti
nikoim obrazom ne ogranichena mirom atoma. Mozhet byt', my stalkivaemsya s nej,
kogda razmyshlyaem
o reshenii i o motivah nashego resheniya ili kogda vybiraem, naslazhdat'sya
li muzykoj ili analizirovat' ee strukturu. S drugoj storony, esli
klassicheskie ponyatiya primenyayutsya podobnym obrazom, to oni vsegda sohranyayut
nekotoruyu neopredelennost'; oni priobretayut v otnoshenii real'nosti tot zhe
samyj statisticheskij smysl, kakoj primerno poluchayut ponyatiya klassicheskogo
ucheniya o teplote pri ih statisticheskoj interpretacii. Poetomu zdes',
vozmozhno, polezno kratkoe obsuzhdenie statisticheskih ponyatij termodinamiki.
Ponyatie "temperatura" vystupaet v klassicheskoj teorii teploty kak
ponyatie, opisyvayushchee ob®ektivnye cherty real'nosti, ob®ektivnoe svojstvo
materii. V povsednevnoj zhizni dovol'no legko opredelit' s pomoshch'yu
termometra, chto my ponimaem pod utverzhdeniem, chto nekotoroe telo imeet
opredelennuyu temperaturu. No esli my hotim opredelit', chto moglo by oznachat'
ponyatie "temperatura atoma", to, dazhe esli ishodit' pri etom iz ponyatij
klassicheskoj fiziki, my vse ravno okazyvaemsya v ochen' zatrudnitel'nom
polozhenii. V samom dele, my ne mozhem ponyatie "temperatura atoma" sopostavit'
s kakim-nibud' razumno opredelennym svojstvom atoma, a dolzhny v izvestnoj
stepeni svyazat' ego s nedostatochnost'yu nashih znanij ob atome. Znachenie
temperatury mozhet byt' postavleno v svyaz' s opredelennymi znacheniyami
statisticheskih ozhidanij nekotoryh svojstv atoma, no est' osnovanie
somnevat'sya v tom, sleduet li nazyvat' takuyu velichinu statisticheskogo
ozhidaniya ob®ektivnoj. Ponyatie "temperatura atoma" opredelenno nenamnogo
luchshe, chem ponyatie "smes'" v istorii o malen'kom mal'chike, pokupavshem
konfetnuyu smes'.
Podobnym zhe obrazom v kvantovoj teorii vse klassicheskie ponyatiya, kogda
ih primenyayut k atomu, opredeleny stol' zhe rasplyvchato, kak i ponyatie
"temperatura atoma", -- oni svyazany so statisticheskimi ozhidaniyami, tol'ko v
redkih sluchayah statisticheskie ozhidaniya mogut pochti granichit' s
dostovernost'yu. Snova eto podobno tomu, kak v klassicheskoj teorii teploty
zatrudnitel'no nazyvat' ob®ektivnym statisticheskoe ozhidanie. Mozhno bylo by
nazvat' ego ob®ektivnoj tendenciej, "potenciej" v smysle filosofii
Aristotelya. Na samom dele ya polagayu, chto yazyk, upotreblyaemyj fizikami, kogda
oni govoryat ob atomnyh processah, vyzyvaet v ih myshlenii takie zhe
predstavleniya, chto i ponyatie "potenciya". Tak fiziki postepenno dejstvitel'no
privykayut rassmatrivat' traektorii elektronov i podobnye ponyatiya ne kak
real'nost', a skoree kak raznovidnost' "potencij". YAzyk, po krajnej mere v
opredelennoj stepeni, uzhe prisposobilsya k dejstvitel'nomu polozheniyu veshchej.
No on ne yavlyaetsya nastol'ko tochnym yazykom, chtoby ego mozhno bylo ispol'zovat'
dlya normal'nyh processov logicheskogo vyvoda, etot yazyk vyzyvaet v nashem
myshlenii obrazy, a odnovremenno s nimi i chuvstvo, chto eti obrazy obladayut
nedostatochno otchetlivoj svyaz'yu s real'nost'yu, chto oni otobrazhayut tol'ko
tendencii stat' dejstvitel'nost'yu.
Netochnost' etogo upotreblyaemogo fizikami yazyka, zaklyuchennaya v samoj ego
sushchnosti, privela k popytkam razvit' otlichnyj ot nego tochnyj yazyk,
dopuskayushchij razumno opredelennye logicheskie shemy v tochnom sootvetstvii s
matematicheskoj shemoj kvantovoj teorii Iz etih popytok, kotorye ranee byli
predprinyaty Birkgoffom i fon Nejmanom i nedavno eshche bolee obstoyatel'no fon
Vejczekkerom, sleduet, chto matematicheskaya shema kvantovoj teorii mozhet byt'
istolkovana kak rasshirenie ili modifikaciya klassicheskoj logiki. Dolzhna byt'
yavno izmenena, v chastnosti, osnovnaya aksioma klassicheskoj logiki. V
klassicheskoj logike predpolagalos', chto, poskol'ku nekotoroe utverzhdenie
voobshche imeet kakoj-libo smysl, to ili eto utverzhdenie, ili otricanie
utverzhdeniya dolzhny byt' istinnymi. Iz dvuh vyskazyvanij -- "zdes' est' stol"
i "zdes' net stola" -- ili pervoe, ili vtoroe utverzhdenie dolzhno byt'
istinnym. "Tertium non datur", tret'ya vozmozhnost' ne sushchestvuet. Mozhet
sluchit'sya, chto my ne znaem, pravil'no li utverzhdenie ili ego otricanie, no
"v dejstvitel'nosti" istinno tol'ko odno iz nih.
V kvantovoj teorii etot zakon "tertium non datur" dolzhen byt',
ochevidno, izmenen. Protiv vsyakogo izmeneniya etoj osnovnoj aksiomy mozhno,
estestvenno, srazu zhe vozrazit' v tom plane, chto eta aksioma spravedliva v
obychnom yazyke i chto my dolzhny govorit' na etom yazyke po krajnej mere ob
izmenenii logiki imenno etogo yazyka. Poetomu imelo by mesto vnutrennee
protivorechie, esli by my pozhelali na obychnom yazyke opisat' logicheskuyu shemu,
kotoraya ne nahodit v nem primeneniya. Odnako v etom punkte fon Vejczekker
raz®yasnil, chto neobhodimo uchityvat' razlichnye stupeni yazyka.
Pervaya stupen' imeet delo s ob®ektami, naprimer s atomami ili
elektronami Vtoraya stupen' otnositsya k vyskazyvaniyam ob ob®ektah. Tret'ya
mozhet otnosit'sya k vyskazyvaniyam o vyskazyvaniyah ob ob®ektah. V takom sluchae
na razlichnyh urovnyah mozhno bylo by pol'zovat'sya razlichnymi logicheskimi
shemami. Pravda, v konechnom schete neobhodimo perejti k obychnomu yazyku i tem
samym k klassicheskoj logike. No fon Vejczekker predlagaet rassmatrivat'
klassicheskuyu logiku v otnoshenii kvantovoj logiki podobnym zhe obrazom
"apriorno", kak apriorno predstaet klassicheskaya fizika v kvantovoj teorii.
Klassicheskaya logika okazalas' by togda soderzhashchejsya v kvantovoj logike kak
svoego roda predel'nyj sluchaj, odnako poslednyaya predstavlyala by soboj
vse-taki bolee obshchuyu logicheskuyu shemu.
Pri vozmozhnom izmenenii klassicheskoj logiki neobhodimo imet' delo
prezhde vsego so stupen'yu yazyka, otnosyashchejsya k samim ob®ektam. Rassmotrim,
naprimer, atom, dvizhushchijsya v zamknutom yashchike, kotoryj, dopustim, razdelen
stenkoj na dve ravnye chasti. Pust' v stenke imeetsya malen'koe otverstie, tak
chto atom mozhet sluchajno pereletat' iz odnoj poloviny v druguyu. Togda,
soglasno klassicheskoj logike, atom mozhet nahodit'sya ili v levoj, ili v
pravoj polovine yashchika. Ne sushchestvuet nikakoj tret'ej vozmozhnosti, "tertium
non datur". Odnako v kvantovoj teorii neobhodimo doba-
vit', poskol'ku voobshche primenyayutsya slova "atom" i "yashchik", chto imeyutsya
eshche drugie vozmozhnosti, kotorye predstavlyayut iz sebya strannogo roda smesi
obeih ranee perechislennyh vozmozhnostej. |ti smesi neobhodimy, chtoby
ob®yasnit' rezul'taty nashih opytov. Mozhno, naprimer, nablyudat' svet,
rasseyannyj atomom. Pri etom vozmozhno provesti tri opyta. V pervom atom
zaklyuchen tol'ko v levoj polovine yashchika (naprimer, blagodarya tomu, chto
otverstie zakryto) , i izmeryaetsya raspredelenie intensivnostej rasseyannogo
sveta. Vo vtorom opyte atom zaklyuchen tol'ko v pravoj polovine yashchika, i snova
izmeryaetsya rasseyanie sveta. Nakonec, v tret'em opyte atom mozhet svobodno
peremeshchat'sya po vsemu yashchiku tuda i syuda, i opyat' s pomoshch'yu izmeritel'nyh
priborov issleduetsya raspredelenie intensivnostej rasseyannogo sveta. Esli by
teper' atom postoyanno nahodilsya ili v levoj, ili v pravoj polovine yashchika, to
raspredelenie intensivnostej v tret'em opyte dolzhno bylo by predstavlyat'
soboj smes' oboih predydushchih raspredelenij intensivnosti (v otnoshenii,
sootvetstvuyushchem promezhutkam vremeni, kotorye atom provodit v odnoj i drugoj
polovine). Odnako eksperiment pokazyvaet, chto, voobshche govorya, eto ne tak.
Dejstvitel'noe raspredelenie intensivnostej vsledstvie rassmotrennoj ranee
interferencii veroyatnostej izmenyaetsya.
Dlya togo chtoby imet' vozmozhnost' govorit' ob etoj situacii, fon
Vejczekker vvel ponyatie "znachenie istinnosti". Lyubomu prostomu
al'ternativnomu vyskazyvaniyu tipa "atom nahoditsya v levoj (ili v pravoj)
polovine yashchika" sopostavlyaetsya kak mera ego "znacheniya istinnosti" nekotoroe
kompleksnoe chislo. Esli eto chislo ravno edinice, znachit vyskazyvanie
istinno. Esli chislo ravno O, znachit vyskazyvanie lozhno. No vozmozhny i drugie
znacheniya Kvadrat absolyutnogo znacheniya kompleksnogo chisla daet veroyatnost'
togo, chto vyskazyvanie yavlyaetsya istinnym. Summa obeih veroyatnostej,
otnosyashchihsya k obeim chastyam al'ternativy (v nashem sluchae -- sleva, sprava),
dolzhna ravnyat'sya edinice. No lyubaya para kompleksnyh chisel, sopostavlyaemaya
obeim chastyam al'ternativy, predstavlyaet soboj, soglasno opredeleniyu
Vejczekkera, vyskazyvanie nepremenno istinnoe, esli dannye chisla imeyut
imenno eti znacheniya; oboih chisel, naprimer, bylo by dostatochno, chtoby
oharakterizovat' opisannyj eksperiment po izmereniyu raspredeleniya
intensivnostej rasseyannogo sveta. Esli slovo "vyskazyvanie" primenyayut
podobnym obrazom, to ponyatie "dopolnitel'nosti" mozhno vvesti s pomoshch'yu
sleduyushchego opredeleniya: vsyakoe vyskazyvanie, ne tozhdestvennoe ni s odnim iz
pary al'ternativnyh vyskazyvanij -- v nashem special'nom sluchae ni s
vyskazyvaniem "atom nahoditsya v levoj polovine", ni s vyskazyvaniem "atom
nahoditsya v pravoj polovine yashchika", -- budet nazyvat'sya dopolnitel'nym po
otnosheniyu k etim vyskazyvaniyam. Dlya vsyakogo dopolnitel'nogo vyskazyvaniya
vopros o tom, nahoditsya li atom sleva ili sprava, neopredelen. Odnako
vyrazhenie "neopredelenno" nikoim obrazom ne ekvivalentno vyrazheniyu
"neizvestno". "Neizvestno" oznachalo by, chto
atom v dejstvitel'nosti nahoditsya ili sleva, ili sprava, i chto my
tol'ko ne znaem, gde on nahoditsya. A "neopredelenno" ukazyvaet na otlichnuyu
ot etogo situaciyu, kotoraya mozhet byt' opisana s pomoshch'yu dopolnitel'nogo
vyskazyvaniya.
|ta obshchaya logicheskaya shema, detali kotoroj zdes' ne mogut byt'
privedeny, tochno sootvetstvuet matematicheskomu formalizmu kvantovoj teorii.
Ona obrazuet osnovu tochnogo yazyka, kotoryj mozhno upotreblyat' dlya opisaniya
stroeniya atoma. Odnako primenenie takogo yazyka vse-taki stavit ryad trudnyh
problem, iz chisla kotoryh my hotim upomyanut' zdes' tol'ko dve: sootnoshenie
razlichnyh stupenej yazyka i vyvody otnositel'no lezhashchej v osnove ego
ontologii.
V klassicheskoj logike dlya sootnosheniya razlichnyh urovnej harakterno
odnoznachnoe sootvetstvie. Dva vyskazyvaniya -- "atom nahoditsya v levoj
polovine" ili "istinno, chto atom nahoditsya v levoj polovine" -- logicheski
otnosyatsya k razlichnym urovnyam. V klassicheskoj logike oba eti vyskazyvaniya,
odnako, polnost'yu ekvivalentny, to est' -- oni oba ili istinny, ili oba
lozhny. Nevozmozhno, chtoby odno bylo istinnym, a drugoe -- lozhnym. Odnako v
logicheskoj sheme dopolnitel'nosti eto sootnoshenie zaputannee. Istinnost' ili
lozhnost' pervogo vyskazyvaniya dejstvitel'no vlechet istinnost' ili lozhnost'
vtorogo vyskazyvaniya. No lozhnost' vtorogo vyskazyvaniya ne vlechet lozhnost'
pervogo vyskazyvaniya. Esli vtoroe vyskazyvanie lozhno, to nahoditsya li atom v
pravoj polovine, s polnoj opredelennost'yu eshche utverzhdat' nel'zya. Atom ne
obyazatel'no dolzhen nahodit'sya v pravoj polovine. Polnaya ekvivalentnost'
oboih urovnej yazyka otnositel'no istinnosti vyskazyvanij eshche sohranyaetsya, no
otnositel'no lozhnosti -- uzhe net. S etoj tochki zreniya mozhno ponyat' tak
nazyvaemuyu "ustojchivost' klassicheskih zakonov v kvantovoj teorii": vsyudu,
gde primenenie k dannomu eksperimentu zakonov klassicheskoj fiziki privodit k
opredelennomu vyvodu, etot zhe rezul'tat budet sledovat' i iz kvantovoj
teorii, i eksperimental'no eto takzhe budet vypolnyat'sya.
Posleduyushchej cel'yu popytki Vejczekkera yavlyaetsya primenenie
modificirovannyh logicheskih shem takzhe i na bolee vysokih urovnyah yazyka,
odnako eti voprosy ne mogut byt' zdes' obsuzhdeny.
Vtoraya problema, kotoruyu nado zdes' kratko obsudit', kasaetsya
ontologii, lezhashchej v osnove modificirovannoj logicheskoj shemy. Esli para
kompleksnyh chisel harakterizuet v tol'ko chto opisannom smysle nekotoroe
vyskazyvanie, to dolzhny sushchestvovat' v prirode sostoyanie ili situaciya, v
kotoryh eto vyskazyvanie yavlyaetsya istinnym. Poprobuem v etoj svyazi
upotreblyat' slovo "sostoyanie". "Sostoyaniya", sootvetstvuyushchie dopolnitel'nym
vyskazyvaniyam, budut togda nazyvat'sya, soglasno Vejczekkeru,
"sosushchestvuyushchimi sostoyaniyami". |to vyrazhenie "sosushchestvuyushchie" pravil'no
opisyvaet polozhenie del; v samom dele, bylo by zatrudnitel'no nazvat' ih,
naprimer, "razlichnymi sostoyaniyami", potomu chto kazhdoe sostoyanie v
opredelennoj stepeni soderzhit i drugie "sosushchestvuyushchie
sostoyaniya". |to ponyatie "sostoyaniya" predstavlyalo by soboj v takom
sluchae pervoe opredelenie kvantovomehanicheskoj ontologii. No togda srazu zhe
budet yasno, chto upotreblenie slova "sostoyanie", osobenno vyrazheniya
"sosushchestvuyushchee sostoyanie", svyazano s ontologiej, stol' otlichnoj ot obychnoj
materialisticheskoj ontologii, chto mozhno somnevat'sya, celesoobrazno li eshche
zdes' primenenie takoj terminologii. Esli, s drugoj storony, slovo
"sostoyanie" ponimat' v tom smysle, chto ono oboznachaet skoree vozmozhnost',
chem real'nost', -- mozhno dazhe prosto zamenit' slovo "sostoyanie" slovom
"vozmozhnost'", -- to ponyatie "sosushchestvuyushchie vozmozhnosti" predstavlyaetsya
vpolne priemlemym, tak kak lyubaya vozmozhnost' mozhet vklyuchat' druguyu
vozmozhnost' ili peresekat'sya s drugimi vozmozhnostyami.
Vse eti slozhnye opredeleniya i razlichiya mozhno obojti, esli ogranichit'
primenenie yazyka opisaniem faktov, t. e. v nashem sluchae -- rezul'tatov
eksperimentov. No esli govorit' o samih atomnyh chasticah, to neobhodimo ili
ispol'zovat' (kak dopolnenie k obychnomu yazyku) tol'ko matematicheskuyu shemu,
ili kombinirovat' ee s yazykom, kotoryj upotreblyaet izmenennuyu logiku ili
voobshche ne pol'zuetsya nikakoj razumno opredelennoj logikoj.
V eksperimentah s atomnymi processami my imeem delo s veshchami i faktami,
kotorye stol' zhe real'ny, skol' real'ny lyubye yavleniya povsednevnoj zhizni. No
atomy ili elementarnye chasticy real'ny ne v takoj stepeni. Oni obrazuyut
skoree mir tendencij ili vozmozhnostej, chem mir veshchej i faktov.
XI. ROLX NOVOJ FIZIKI V SOVREMENNOM RAZVITII CHELOVECHESKOGO MYSHLENIYA
Filosofskie vyvody sovremennoj fiziki byli obsuzhdeny v razlichnyh
razdelah etoj knigi. |to obsuzhdenie bylo provedeno s toj cel'yu, chtoby
pokazat', chto eta novejshaya oblast' estestvoznaniya vo mnogih svoih chertah
zatragivaet ves'ma drevnie tendencii myshleniya, chto ona na novoj osnove
priblizhaetsya k nekotorym iz drevnejshih problem. Veroyatno, v poryadke obshchego
predpolozheniya mozhno skazat', chto v istorii chelovecheskogo myshleniya naibolee
plodotvornymi chasto okazyvalis' te napravleniya, gde vstrechalis' dva
razlichnyh sposoba myshleniya. |ti razlichnye sposoby myshleniya, po-vidimomu,
imeyut svoi korni v razlichnyh oblastyah chelovecheskoj kul'tury ili v razlichnyh
vremenah, v razlichnoj kul'turnoj srede ili v razlichnyh religioznyh
tradiciyah. Esli oni dejstvitel'no vstrechayutsya, esli po krajnej mere oni tak
sootnosyatsya drug s drugom, chto mezhdu nimi ustanavlivaetsya vzaimodejstvie, to
mozhno nadeyat'sya, chto posleduyut novye i interesnye otkrytiya. Atomnaya fizika,
yavlyayushchayasya chast'yu sovremennogo estestvoznaniya, pronikla v nashe vremya v
razlichnye oblasti kul'tury. Ona izuchaetsya ne tol'ko v Evrope i v zapadnyh
stranah, gde ona prinadlezhit k estestvennonauchnoj i tehnicheskoj
deyatel'nosti, kotoraya imela mesto eshche zadolgo do sozdaniya kvantovoj
mehaniki, no ona izuchaetsya i na Dal'nem Vostoke v takih stranah, kak YAponiya,
Kitaj i Indiya, s ih chrezvychajno svoeobraznymi kul'turnymi tradiciyami, i v
Rossii, gde uzhe okolo 40 let proveryaetsya novyj sposob myshleniya, kotoryj
svyazan kak s osobennostyami evropejskogo nauchnogo razvitiya XIX veka, tak i s
sovershenno samostoyatel'nymi tradiciyami samoj Rossii. Konechno, posleduyushchee
rassmotrenie ne imeet svoej cel'yu predskazanie rezul'tatov vstrechi mezhdu
ideyami sovremennoj fiziki i tradicionnymi ideyami. Odnako, vidimo, mozhno
ukazat' punkty, v kotoryh vzaimodejstvie mezhdu razlichnymi ideyami mozhet
proizojti.
Esli rassmatrivat', kakim obrazom shlo rasprostranenie sovremennoj
fiziki, to ego, konechno, ne nado otryvat' ot mirovogo rasprostraneniya
estestvoznaniya, tehniki, mediciny, inymi slovami, vsej sovremennoj
civilizacii. Sovremennaya fizika est' tol'ko zveno dlinnoj cepi razvitiya,
kotoroe nachalos' rabotami Bekona, Galileya i N'yutona i prakticheskim
primeneniem estestvoznaniya
v XVII i XVIII vekah. S samogo nachala voznikla vzaimopomoshch'
estestvoznaniya i tehniki. Uspehi tehniki, sovershenstvovanie instrumentov i
priborov, sozdanie novoj apparatury dlya izmereniya i nablyudeniya sozdavali
osnovu dlya bolee polnogo i bolee tochnogo empiricheskogo znaniya o prirode.
Progress v poznanii prirody i, nakonec, matematicheskaya formulirovka zakonov
prirody otkryvali put' dlya novogo primeneniya etogo znaniya v tehnike. Tak,
naprimer, otkrytie teleskopa dalo vozmozhnost' astronomam tochnee izmeryat'
dvizhenie zvezd v sravnenii s tem, kak eto bylo prezhde. Blagodarya etomu byli
dostignuty uspehi v astronomii i v nebesnoj mehanike.
S drugoj storony, tochnoe znanie mehanicheskih zakonov imelo bol'shoe
znachenie dlya sovershenstvovaniya mehanicheskih priborov, dlya sozdaniya mashin,
preobrazuyushchih energiyu, i t. d. Pobednoe shestvie etoj svyazi estestvoznaniya i
tehniki nachalos' s togo momenta, kogda nauchilis' stavit' na sluzhbu cheloveku
nekotorye sily prirody. Naprimer, energiya, kotoraya soderzhitsya v ugle,
okazalas' sposobnoj proizvodit' ryad rabot, kotorye prezhde dolzhny byli
vypolnyat'sya samimi lyud'mi. Otrasli promyshlennosti, kotorye razvilis' na baze
etih novyh vozmozhnostej, mozhno rassmatrivat' prezhde vsego kak estestvennoe
prodolzhenie i razvitie drevnego remesla. Vo mnogih sluchayah dejstviya mashiny
podobny dejstviyam, kotorye prisushchi staromu ruchnomu trudu, i raboty na
himicheskih fabrikah mogut rassmatrivat'sya kak prodolzhenie raboty v
krasil'nyah i aptekah starogo vremeni. No pozdnee byli sozdany sovershenno
novye otrasli promyshlennosti, naprimer elektrotehnika, kotoraya ne imela
nikakogo shodstva s remeslom. Proniknovenie estestvoznaniya v bolee
otdalennye oblasti prirody dalo vozmozhnost' inzheneram ispol'zovat' sily
prirody, kotorye prezhde byli pochti neizvestny. A tochnoe znanie etih sil v
vide matematicheski sformulirovannyh zakonov prirody, kotorym podchinyayutsya eti
sily, obrazovalo prochnuyu osnovu dlya sozdaniya raznoobraznyh mashin.
Gromadnyj uspeh, obuslovlennyj svyaz'yu estestvoznaniya i tehniki, privel
k bol'shomu perevesu teh nacij, gosudarstv i obshchestv, kotorye stoyali na pochve
tehnicheskoj civilizacii. Estestvennym sledstviem byl fakt, chto interes k
estestvoznaniyu i tehnike v nastoyashchee vremya podhvachen i drugimi naciyami,
kotorye po svoim tradiciyam ne imeli sklonnosti k estestvoznaniyu ili tehnike.
Nakonec, sovremennye sredstva soobshcheniya i svyazi zavershili process
rasprostraneniya tehnicheskoj civilizacii. |tot process izmenil do osnovaniya
zhiznennye usloviya na Zemle, i odobryayut ego ili net, priznayut ego uspehi ili
ego opasnost', so vsej opredelennost'yu nado podcherknut', chto on davno
pereros kontrol' so storony cheloveka. Ego mozhno skoree rassmatrivat' kak
biologicheskij process, pri kotorom struktury, dejstvuyushchie v chelovecheskom
organizme, perenosyatsya vo vse bol'shem ob®eme na okruzhayushchuyu lyudej sredu, i
eta sreda privoditsya v sostoyanie, kotoroe sootvetstvuet uvelichivayushchemusya
naseleniyu Zemli.
Sovremennaya fizika prinadlezhit k novejshemu etapu razvitiya svyazi
estestvoznaniya i tehniki, i ee, k neschast'yu, samyj ochevidnyj rezul'tat --
atomnaya bomba -- pokazal naibolee rezko sushchestvo etogo razvitiya. S odnoj
storony, okazalos' yasnym, chto izmeneniya, kotorye voznikli na Zemle blagodarya
svyazi estestvoznaniya i tehniki, ne mogut rassmatrivat'sya tol'ko pod uglom
zreniya optimizma; po krajnej mere chastichno opravdyvayutsya vzglyady lyudej,
predosteregavshih ot opasnosti takih radikal'nyh izmenenij nashih estestvennyh
uslovij zhizni. S drugoj storony, process razvitiya prinudil teh, kto pytalsya
derzhat'sya kak mozhno dal'she ot etoj opasnosti, obratit' samoe ser'eznoe
vnimanie na novoe razvitie, tak kak ved' ochevidno, chto politicheskaya vlast' v
smysle voennoj sily v budushchem budet osnovana na obladanii atomnoj bomboj.
V zadachi dannoj knigi ne vhodit podrobnoe obsuzhdenie politicheskih
posledstvij primeneniya yadernoj fiziki. No neskol'ko slov vse zhe dolzhno byt'
skazano po etomu povodu, tak kak imenno problemy, svyazannye s atomnoj
bomboj, prezhde vsego voznikayut v golovah lyudej, kogda zahodit rech' ob
atomnoj fizike. Otkrytie novyh vidov oruzhiya, v osobennosti termoyadernogo,
bez somneniya, izmenilo politicheskuyu strukturu mira. Reshayushchee izmenenie
proizoshlo s ponyatiem "nezavisimyh" nacij i gosudarstv, tak kak kazhdaya naciya,
kotoraya ne obladaet takim oruzhiem, v kakoj-to stepeni zavisit ot neskol'kih
nacij, kotorye obladayut takim oruzhiem i mogut ego proizvodit' v bol'shom
kolichestve. No popytka vesti vojnu v bol'shih razmerah s pomoshch'yu takogo
oruzhiya, po suti dela, predstavlyaet soboj bessmyslennoe samoubijstvo. Poetomu
chasto slyshen optimisticheskij vyvod, chto vojna ustarela, chto ona teper' ne
mozhet nachat'sya. |tot vzglyad, k sozhaleniyu, osnovyvaetsya na odnom iz mnogih
slishkom optimisticheskih uproshchenij; naprotiv, absurdnost' vedeniya vojny s
primeneniem termoyadernogo oruzhiya mozhet okazat'sya stimulom k vojnam malogo
masshtaba. Esli kakaya-nibud' naciya ili politicheskaya gruppa ubezhdeny na osnove
svoego istoricheskogo ili moral'nogo prava v neobhodimosti izmeneniya
sovremennogo polozheniya v mire, to ona budet schitat', chto primenenie dlya etoj
celi razreshennyh vidov oruzhiya ne privedet k bol'shomu risku. Oni budut
uvereny, chto protivnik ne pribegnet k atomnomu oruzhiyu, tak kak v etom
slozhnom voprose istoricheski i moral'no protivnik okazhetsya nepravym i ne
reshitsya na bol'shuyu atomnuyu vojnu. |ta situaciya, naprotiv, dolzhna pobudit'
drugie nacii kategoricheski zayavlyat', chto oni pribegnut k atomnomu oruzhiyu v
sluchae malyh vojn, v kotoryh oni podvergnutsya napadeniyu. Takim obrazom,
ochevidno, chto opasnost' sohranitsya. Po-vidimomu, mir v kakie-nibud' 20 ili
30 let izmenitsya tak sil'no, chto opasnost' vojny v bol'shom masshtabe s
primeneniem vseh sredstv unichtozheniya stanet mnogo men'she ili sovsem
ischeznet. Odnako put' k etomu novomu sostoyaniyu polon opasnostej.
Kak i vo vse prezhnie vremena, nuzhno otdavat' otchet v tom, chto to, chto
kazhetsya opravdannym istoricheski i moral'no dlya odnoj storo-
ny, mozhet okazat'sya neopravdannym dlya drugoj. Sohranenie status quo ne
vsegda byvaet pravil'nym resheniem. Naprotiv, po-vidimomu, chrezvychajno vazhno
najti mirnyj put' k uregulirovaniyu mezhdunarodnogo polozheniya. Vo mnogih
sluchayah voobshche ochen' trudno najti pravil'noe reshenie. Poetomu, pozhaluj, ne
budet pessimisticheskim skazat', chto tol'ko togda mozhno izbezhat' bol'shoj
vojny, kogda vse politicheskie gruppy budut gotovy otkazat'sya ot svoih mnimo
ochevidnyh prav, prinimaya vo vnimanie tot fakt, chto vopros o spravedlivosti i
nespravedlivosti budet po-raznomu vyglyadet' dlya razlichnyh storon. |to,
konechno, ne novaya tochka zreniya; fakticheski neobhodimo tol'ko to otnoshenie k
zhizni, kotoromu v techenie mnogih vekov uchat velikie religii.
Izobretenie atomnogo oruzhiya postavilo i pered naukoj, i pered uchenymi
sovershenno novye problemy. Vliyanie nauki na politiku stalo mnogo bol'she, chem
ono bylo pered vtoroj mirovoj vojnoj, i eto obstoyatel'stvo nalagaet dvojnuyu
otvetstvennost' na uchenyh, osobenno na fizikov-atomshchikov. Uchenyj mozhet ili
aktivno uchastvovat' v upravlenii svoej stranoj vvidu vazhnosti nauki dlya
obshchestva (v etom sluchae on dolzhen v konechnom schete vzyat' na sebya
otvetstvennost' za takie vazhnye resheniya, kotorye vyhodyat daleko za ramki
reshenij, svyazannyh s uzkim krugom issledovatel'skoj i universitetskoj
raboty, k kotoroj on privyk do sih por), ili zhe on mozhet otstranyat'sya ot
vsyakogo uchastiya v reshenii politicheskih voprosov. Potom on vse zhe budet
otvetstvenen za lozhnye resheniya, kotorym on mog by, pozhaluj,
vosprepyatstvovat', esli by on ne zhil spokojnoj zhizn'yu kabinetnogo uchenogo.
Ochevidno, dolg uchenyh -- informirovat' svoi pravitel'stva o sovershenno ne
vidannyh ranee razmerah razrusheniya, kotorye prinesla by vojna s primeneniem
termoyadernogo oruzhiya.
Krome etogo, uchenyh chasto priglashayut prinyat' uchastie v torzhestvennyh
rezolyuciyah v pol'zu vseobshchego mira; v otnoshenii etogo poslednego ya dolzhen
priznat'sya, chto nikogda ne mog ponyat' smysl takih deklaracij. Podobnye
rezolyucii, po-vidimomu, vyglyadyat dokazatel'stvom dobroj voli, odnako kazhdyj,
kto vyskazyvaetsya za mir, ne vydvigaya tochno usloviya etogo mira, dolzhen
totchas zhe vyzvat' podozrenie v tom, chto on govorit tol'ko o takom mire, pri
kotorom on ili ego politicheskaya gruppa nailuchshim obrazom procvetaet. Tem
samym, estestvenno, znachenie deklaracii polnost'yu obescenivaetsya. Kazhdaya
podlinnaya rezolyuciya v pol'zu mira mozhet sostoyat' tol'ko iz perechisleniya
zhertv, kotorye nado prinesti dlya sohraneniya mira. Odnako uchenye vovse ne
vprave delat' zayavleniya podobnogo roda.
V to zhe samoe vremya uchenye mogut s gorazdo bol'shim uspehom
sposobstvovat' sohraneniyu mira, sodejstvuya internacional'nomu sotrudnichestvu
uchenyh v svoej uzkoj oblasti. Bol'shoe znachenie, kotoroe segodnya pridaetsya
yadernym issledovaniyam mnogimi pravitel'stvami, i tot fakt, chto uroven'
nauchnyh rabot v razlichnyh stranah ves'ma razlichen, blagopriyatstvuet
mezhdunarodnomu sotrudnichestvu
molodyh uchenyh raznyh stran, sobrannyh vmeste v issledovatel'skih
institutah, i obshchnost' raboty v trudnejshih oblastyah sovremennoj nauki budet
tol'ko sposobstvovat' vzaimoponimaniyu.
V odnom sluchae, a imenno v ZHenevskoj organizacii (CERN 15), udalos'
dobit'sya soglasiya ryada evropejskih stran o stroitel'stve obshchej laboratorii
dlya termoyadernyh issledovanij. |tot rod sotrudnichestva, krome togo,
sposobstvuet konsolidacii obshchih usilij v otnoshenii nauchnyh problem i, byt'
mozhet, eti obshchie usiliya molodogo pokoleniya inzhenerov i fizikov vyjdut za
ramki tol'ko chisto nauchnyh problem. Konechno, s samogo nachala nel'zya
predvidet', kakie budut rezul'taty posle togo, kak uchenye vozvratyatsya v svoyu
prezhnyuyu obstanovku, k svoim prezhnim tradiciyam. No edva li mozhno somnevat'sya
v tom, chto obmen ideyami mezhdu molodymi uchenymi raznyh stran i mezhdu raznymi
pokoleniyami v kazhdoj strane budet sposobstvovat' tomu, chtoby, ne pribegaya k
isklyuchitel'nym meram, priblizit'sya k novomu sostoyaniyu, v kotorom ustanovitsya
ravnovesie mezhdu starymi silami tradicij i neizbezhnymi trebovaniyami
sovremennoj zhizni. Osobennoj chertoj sovremennogo estestvoznaniya,
harakterizuyushchej ego bolee, chem chto-libo drugoe, yavlyaetsya sil'naya svyaz' mezhdu
razlichnymi kul'turnymi tradiciyami, imenno tot fakt, chto okonchatel'noe
reshenie togo, chto istinno ili lozhno, ne zavisit ni ot kakogo chelovecheskogo
avtoriteta. Inogda, byt' mozhet, prohodyat mnogie gody, prezhde chem najdut
reshenie problemy, prezhde chem udastsya tochno otlichit' istinu ot lzhi; nakonec,
voprosy reshayutsya; prinimayutsya eti resheniya ne kakoj-libo gruppoj uchenyh, a
samoj prirodoj. K tomu zhe, nauchnye idei rasprostranyayutsya sredi teh, kto
imeet interes k nauke, eti idei rasprostranyayutsya sovershenno inym putem, chem
politicheskie. V to vremya kak politicheskie idei, smotrya po obstoyatel'stvam,
mogut okazyvat' ubeditel'noe vliyanie na shirokie narodnye massy tol'ko
potomu, chto oni sluzhat preobladayushchim interesam lyudej ili po krajnej mere
kazhetsya, chto sluzhat, nauchnye idei rasprostranyayutsya tol'ko potomu, chto oni
istinny. Sushchestvuyut ob®ektivnye i okonchatel'nye kriterii, kotorye reshayut
vopros o pravil'nosti estestvennonauchnogo utverzhdeniya.
Vse, chto zdes' govorilos' o mezhdunarodnom sotrudnichestve i obmene
lyud'mi, estestvenno, v ravnoj mere spravedlivo dlya lyuboj oblasti
sovremennogo estestvoznaniya; eto ni v koem sluchae ne ogranichivaetsya tol'ko
atomnoj fizikoj. V etom otnoshenii sovremennaya fizika yavlyaetsya lish' odnoj iz
mnogih otraslej nauki, i dazhe esli tehnicheskoe primenenie, a imenno atomnoe
oruzhie i mirnoe ispol'zovanie atomnoj energii, pridaet ej osoboe znachenie,
vse zhe net nikakih osnovanij schitat' mezhdunarodnoe sotrudnichestvo v oblasti
atomnoj fiziki gorazdo bolee vazhnym delom, chem sotrudnichestvo v drugih
oblastyah estestvoznaniya. Odnako teper' my dolzhny ostanovit'sya eshche raz na
osnovnyh chertah sovremennoj fiziki, kotorye sushchestvenno otlichayutsya ot
prezhnego razvitiya estestvoznaniya, i po etoj prichine my eshche raz dolzhny
vernut'sya k evropejskoj istorii
etogo razvitiya, kotoroe osushchestvlyalos' blagodarya vzaimosvyazi
estestvoznaniya i tehniki.
Sredi istorikov chasto obsuzhdalsya vopros, yavlyalos' li vpolne
zakonomernym sledstviem prezhnih techenij v duhovnoj zhizni Evropy
vozniknovenie estestvoznaniya posle XVI veka. V etoj svyazi mozhno ukazat' na
opredelennye tendencii v hristianskoj filosofii, privedshie k takomu
abstraktnomu ponyatiyu boga, kogda bog byl nastol'ko vysoko udalen ot mira,
chto okazalos' vozmozhnym rassmatrivat' mir, ne usmatrivaya v nem v to zhe samoe
vremya i boga. Kartezianskoe razdelenie mozhet schitat'sya poslednim shagom v
etom razvitii. Mnogie teologicheskie raznoglasiya vyzvali obshchee nedovol'stvo
takimi problemami, kotorye ne mogut byt' razresheny racional'no i kotorye
obuslovlivali politicheskie stolknoveniya togo vremeni; eto nedovol'stvo
vozbuzhdalo interes k problemam, rezko otdelennym ot teologicheskih diskussij.
Nuzhno otmetit' takzhe gromadnuyu aktivnost' i novoe napravlenie mysli, kotoroe
prishlo v Evropu v period Renessansa. Vo vsyakom sluchae, v eto vremya poyavilsya
novyj avtoritet, kotoryj byl sovershenno nezavisim ot hristianskoj religii,
filosofii i cerkvi, avtoritet opyta, empiricheskogo znaniya. Mozhno prosledit'
istoki etogo avtoriteta v bolee rannih filosofskih napravleniyah, naprimer v
filosofii Okkama ili Dunsa Skotta, odnako reshayushchej siloj v razvitii
chelovecheskoj mysli etot avtoritet stal tol'ko nachinaya s XVI veka. Galilej
hotel ne tol'ko rassuzhdat' o mehanicheskom dvizhenii -- mayatnika i padayushchego
kamnya, -- no on hotel issledovat' kolichestvenno s pomoshch'yu eksperimenta, kak
proishodyat eti dvizheniya. |ta novaya sfera deyatel'nosti vnachale, vidimo, ne
rassmatrivalas' kak otklonenie ot tradicionnoj hristianskoj religii.
Naprotiv, govorili o dvuh vidah bozhestvennogo otkroveniya. Odin zapisan v
biblii, drugoj nahoditsya v knige prirody. Svyashchennoe pisanie bylo napisano
lyud'mi i potomu podverzheno chelovecheskomu zabluzhdeniyu. Priroda yavlyaetsya
neposredstvennym vyrazheniem bozhestvennoj voli.
Odnako to bol'shoe znachenie, kotoroe pridavali opytu, privelo k
medlennomu i postepennomu izmeneniyu vo vsem ponimanii dejstvitel'nosti.
V to vremya kak to, chto my segodnya nazyvaem simvolicheskim znacheniem
veshchi, v srednie veka v nekotorom smysle yavlyalos' ee pervichnoj real'nost'yu,
teper' real'nost' stala tol'ko tem, chto my v sostoyanii vosprinimat' nashimi
chuvstvami. Pervichnoj real'nost'yu okazalos' to, chto my mozhem videt' i
osyazat'. I eto novoe ponyatie real'nosti svyazyvalos' s novoj deyatel'nost'yu.
My mozhem eksperimentirovat' i obnaruzhit', kakovy veshchi v dejstvitel'nosti.
Legko mozhno predstavit', chto etot novyj podhod oznachal ne chto inoe, kak
proryv chelovecheskoj mysli v beskonechnuyu oblast' novyh vozmozhnostej, i
poetomu vpolne ponyatno, chto cerkov' v novom dvizhenii uvidela dlya sebya skoree
opasnost', chem nadezhdu. Izvestnyj process protiv Galileya iz-za ego
vystupleniya v zashchitu sistemy Kopernika oznachal nachalo bor'by, kotoraya
dlilas' bolee stoletiya.
V etom spore predstaviteli estestvoznaniya utverzhdali, chto tol'ko opyt
mozhet pretendovat' na neosporimuyu istinu. Oni otricali pravo za chelovecheskim
avtoritetom reshat', chto v dejstvitel'nosti proishodit v prirode, i schitali,
chto eto reshenie -- delo samoj prirody ili v etom smysle samogo boga. S
drugoj storony, predstaviteli tradicionnoj religii govorili: esli slishkom
napravlyat' nashe vnimanie na material'nyj mir, na chuvstvenno vosprinimaemoe,
to my poteryaem svyaz' s vazhnejshimi cennostyami chelovecheskoj zhizni, s toj
chast'yu real'nosti, kotoraya nahoditsya po tu storonu material'nogo mira. Oba
eti dovoda ne" soprikasayutsya, i potomu problema ne mozhet byt' razreshena
putem kakogo-libo soglasheniya ili resheniya.
Mezhdu tem estestvoznanie sozdavalo vse bolee yasnuyu i obshirnuyu kartinu
material'nogo mira. V fizike eta kartina opisyvalas' ponyatiyami, kotorye my
segodnya nazyvaem ponyatiyami klassicheskoj fiziki. Mir sostoit iz veshchej,
nahodyashchihsya v prostranstve i vremeni, veshchi sostoyat iz materii, a materiya
vyzyvaet sily i mozhet byt' podvergnuta vozdejstviyu sil. Processy sovershayutsya
putem vzaimodejstviya materii i sily. Kazhdyj process yavlyaetsya i sledstviem, i
prichinoj drugih processov.
Odnovremenno otnoshenie cheloveka k prirode prevrashchalos' iz
sozercatel'nogo v prakticheskoe. Teper' uzhe interesovalis' ne prirodoj, kak
ona est', a prezhde vsego zadavalis' voprosom, chto s nej mozhno sdelat'.
Estestvoznanie poetomu prevratilos' v tehniku. Kazhdyj uspeh znaniya
svyazyvalsya s voprosom, kakaya prakticheskaya pol'za mozhet byt' poluchena iz
etogo znaniya. |to nashlo mesto ne tol'ko v fizike; i v himii, i v biologii v
osnovnom byla ta zhe samaya tendenciya, i uspeh novyh metodov v medicine ili
sel'skom hozyajstve reshayushchim obrazom sposobstvoval rasprostraneniyu novogo
napravleniya.
Takim obrazom, v XIX veke estestvoznanie bylo zaklyucheno v strogie
ramki, kotorye opredelyali ne tol'ko oblik estestvoznaniya, no i obshchie vzglyady
lyudej. |ti ramki vo mnogom opredelyalis' osnovopolagayushchimi ponyatiyami
klassicheskoj fiziki, takimi, kak prostranstvo, vremya, materiya i prichinnost'.
Ponyatie real'nosti otnosilos' k veshcham ili processam, kotorye my vosprinimaem
nashimi chuvstvami ili kotorye mogut nablyudat'sya s pomoshch'yu usovershenstvovannyh
priborov, predstavlennyh tehnikoj. Materiya yavlyalas' pervichnoj real'nost'yu.
Progress nauki proyavlyalsya v zavoevanii material'nogo mira. Pol'za byla
znamenem vremeni.
S drugoj storony, eti ramki byli nastol'ko uzkimi i nepodvizhnymi, chto
trudno bylo najti v nih mesto dlya mnogih ponyatij nashego yazyka, naprimer
ponyatij duha, chelovecheskoj dushi ili zhizni. Duh vklyuchalsya v obshchuyu kartinu
tol'ko kak svoego roda zerkalo material'nogo mira, i esli svojstva etogo
zerkala izuchalis' v psihologii, to uchenye vsegda vpadali v iskushenie -- esli
prodolzhat' eto sravnenie -- napravit' svoe vnimanie bol'she na mehanicheskie,
chem na opticheskie svojstva etogo zerkala. I zdes' eshche pytalis' primenyat'
ponyatiya klassicheskoj fiziki, osobenno ponyatie
prichinnosti. Podobnym obrazom i zhizn' ponimalas' kak fiziko-himicheskij
process, kotoryj proishodit po zakonam prirody i polnost'yu opredelyaetsya
zakonom prichinnosti. |to ponimanie poluchilo sil'nuyu podderzhku so storony
darvinovskogo ucheniya o razvitii.
Osobenno trudno bylo najti mesto v etoj sisteme znaniya dlya teh storon
real'nosti, kotorye sostavlyali predmet tradicionnoj religii i kotorye teper'
predstavlyayutsya bolee ili menee illyuziej. Poetomu v teh evropejskih stranah,
gde obychno idei dovodilis' do ih logicheskogo konca, poyavilas' otkrytaya
vrazhdebnost' po otnosheniyu k religii, i dazhe v drugih stranah voznikala
usilivayushchayasya tendenciya bezrazlichnogo otnosheniya k podobnym voprosam. Tol'ko
eticheskie cennosti hristianskoj religii, po krajnej mere vnachale,
prinimalis' etim dvizheniem. Doverie k nauchnomu metodu i racional'nomu
myshleniyu zamenilo vse drugie garantii chelovecheskogo duha.
Esli teper' vozvratit'sya k voprosu, chto vnesla v etot process fizika
nashego veka, to mozhno skazat', chto vazhnejshee izmenenie, kotoroe bylo
obuslovleno ee rezul'tatami, sostoit v razrushenii nepodvizhnoj sistemy
ponyatij XIX veka. Estestvenno, chto i ran'she predprinimalis' popytki vyjti iz
etoj nepodvizhnoj sistemy, kotoraya sovershenno ochevidno byla slishkom uzkoj dlya
ponimaniya vazhnejshih storon dejstvitel'nosti. Odnako nel'zya bylo vyyasnit',
chto yavlyaetsya lozhnym, naprimer, v takih osnovopolagayushchih ponyatiyah, kak
materiya, prostranstvo, vremya i prichinnost', kotorye obychno tak horosho sebya
opravdyvali v istorii nauki. Tol'ko eksperimental'noe issledovanie,
provedennoe s pomoshch'yu sovremennoj tehniki, i ego matematicheskoe istolkovanie
sozdali osnovy dlya kriticheskogo analiza ili, mozhno skazat', oni vyzvali
kriticheskij analiz etih ponyatij i priveli, nakonec, k razrusheniyu nepodvizhnoj
sistemy.
|to razrushenie sovershilos' putem dvuh samostoyatel'nyh shagov. Pervym
shagom yavlyaetsya otkrytie, proisshedshee v svyazi s teoriej otnositel'nosti,
zaklyuchayushcheesya v tom, chto dazhe takie osnovopolagayushchie ponyatiya, kak
prostranstvo i vremya, mogut izmenyat'sya i dazhe dolzhny izmenyat'sya. |ti
izmeneniya kasayutsya ne stol'ko netochnogo upotrebleniya ponyatij prostranstva i
vremeni v obydennom yazyke, skol'ko ih tochnoj formulirovki v nauchnom yazyke
mehaniki N'yutona, kotoruyu oshibochno schitali chem-to okonchatel'nym. Vtorym
shagom yavilos' raz®yasnenie ponyatiya materii, kotoroe bylo vyzvano rezul'tatami
eksperimentov po izucheniyu stroeniya atoma. Ideya real'nosti materii, veroyatno,
yavlyalas' samoj sil'noj storonoj zhestkoj sistemy ponyatij XIX veka; eta ideya v
svyazi s novym opytom po men'shej mere dolzhna byla byt' modificirovana. Odnako
ponyatiya, poskol'ku oni prinadlezhali k obydennomu yazyku, ostalis' v osnovnom
netronutymi. Ne voznikalo nikakih trudnostej, kogda govorili o materii, o
faktah ili o real'nosti, opisyvaya atomnye opyty i ih rezul'taty. Odnako
nauchnaya ekstrapolyaciya etih ponyatij na mel'chajshie chasticy ne mogla byt'
provedena prostym obrazom, kak pred-
stavlyalos' eto v klassicheskoj fizike, i kak raz eto prostoe
predstavlenie velo k nevernym vzglyadam na problemu materii.
Novye otkrytiya prezhde vsego ser'ezno predosteregali protiv vynuzhdennogo
primeneniya fizicheskih ponyatij v oblastyah, k kotorym oni ne prinadlezhat.
Nekriticheskoe primenenie ponyatij klassicheskoj fiziki v himii, naprimer, bylo
oshibkoj. Poetomu v nastoyashchee vremya vryad li sklonny schitat', chto ponyatiya vsej
fiziki, a takzhe kvantovoj teorii mogut byt' uspeshno prmeneny v biologii ili
v drugih naukah. Naprotiv, pytayutsya otkryt' dveri dlya novyh ponyatij, dazhe v
teh naukah, gde starye ponyatiya ves'ma polezny dlya ponimaniya yavlenij. V
osobennosti starayutsya izbegat' pospeshnyh uproshchenij v teh sluchayah, kogda
primenenie staryh ponyatij predstavlyaetsya neskol'ko vynuzhdennym ili ne sovsem
podhodyashchim.
Krome togo, razvitie i analiz sovremennoj fiziki sposobstvuyut
ponimaniyu, chto ponyatiya obydennogo opyta, kak by netochny oni ni byli,
po-vidimomu, yavlyayutsya bolee ustojchivymi pri rasshirenii nashego znaniya, chem
tochnye ponyatiya nauchnogo yazyka, kotorye obrazuyutsya kak idealizaciya odnoj
ves'ma ogranichennoj gruppy yavlenij. V sushchnosti, eto i neudivitel'no, tak kak
ponyatiya obydennogo yazyka obrazovany putem neposredstvennoj svyazi s mirom, i
oni opisyvayut real'nost'; oni, pravda, ne ochen' horosho opredeleny i potomu s
techeniem vremeni preterpevayut izmeneniya, tak kak izmenyaetsya sama real'nost',
odnako oni nikogda ne teryayut neposredstvennoj svyazi s real'nost'yu. S drugoj
storony, nauchnye ponyatiya predstavlyayut soboj idealizacii. Oni vyvodyatsya iz
eksperimentov, proizvedennyh s pomoshch'yu sovershennyh vspomogatel'nyh sredstv,
ih znacheniya tochno ustanovleny putem aksiom i opredelenij. Tol'ko na osnove
takih tochnyh opredelenij mozhno svyazyvat' ponyatiya s matematicheskoj shemoj i
zatem matematicheski vyvodit' v etoj oblasti beskonechnoe mnogoobrazie
vozmozhnyh yavlenij. Odnako v processe etoj idealizacii i tochnogo opredeleniya
teryaetsya neposredstvennaya svyaz' s real'nost'yu. Ponyatiya vsegda ochen' horosho
podhodyat k toj chasti real'nosti, kotoraya yavlyaetsya predmetom issledovaniya. V
drugih oblastyah yavlenij sootvetstvie teryaetsya.
Esli ishodit' iz etoj obosnovannoj v svoej sushchnosti stabil'nosti
ponyatij obydennogo yazyka v processe nauchnogo razvitiya, to sleduet priznat',
chto na osnove otkrytij sovremennoj fiziki nasha poziciya otnositel'no takih
ponyatij, kak bog, chelovecheskaya dusha, zhizn', dolzhna otlichat'sya ot pozicii XIX
veka, tak kak eti ponyatiya prinadlezhat imenno k estestvennomu yazyku i potomu
neposredstvenno svyazany s real'nost'yu. Konechno, my dolzhny sebe davat' otchet
v tom, chto eti ponyatiya ne mogut byt' horosho opredeleny v nauchnom smysle i
chto ih primenenie budet privodit' k razlichnym vnutrennim protivorechiyam; vse
zhe my dolzhny poka eti ponyatiya brat' tak, kak oni est', ne analiziruya i
strogo ne opredelyaya. My znaem, chto oni imeyut otnoshenie k real'nosti. V etoj
svyazi, pozhaluj, polezno vspomnit' o tom, chto dazhe v samoj tochnoj nauke, v
matematike, ne mozhet byt' ustraneno upotreblenie ponyatij,
soderzhashchih vnutrennie protivorechiya. Naprimer, horosho izvestno, chto
ponyatie beskonechnosti vedet k protivorechiyam, odnako prakticheski bylo by
nevozmozhno postroit' bez etogo ponyatiya vazhnejshie razdely matematiki.
Obshchaya tendenciya chelovecheskogo myshleniya v XIX veke vela k vozrastayushchej
vere v nauchnyj metod i v tochnye racional'nye ponyatiya; eta tendenciya
svyazyvalas' s vseobshchim skepsisom v otnoshenii teh ponyatij obydennogo yazyka,
kotorye ne vhodili v zamknutye ramki nauchnogo myshleniya, naprimer ponyatij
religii. Sovremennaya fizika vo mnogih sluchayah eshche usilila etot skepsis,
odnako v to zhe vremya ona vstala protiv pereocenki samih nauchnyh ponyatij,
voobshche protiv slishkom optimisticheskogo vzglyada na progress i, nakonec,
protiv samogo skepsisa. Skepsis v otnoshenii tochnyh nauchnyh ponyatij ne
oznachaet, chto dolzhny sushchestvovat' absolyutnye granicy primeneniya
racional'nogo myshleniya. Naprotiv, mozhno skazat', chto v opredelennom smysle
chelovecheskaya sposobnost' k poznaniyu bezgranichna. Odnako sushchestvuyushchie nauchnye
ponyatiya podhodyat tol'ko k odnoj ochen' ogranichennoj oblasti real'nosti, v to
vremya kak drugaya oblast', kotoraya eshche ne poznana, ostaetsya beskonechnoj. V
lyubom sluchae, gde my perehodim ot poznannogo k nepoznannomu, my nadeemsya
nechto ponyat', no odnovremenno, pozhaluj, neobhodimo pri etom podcherknut'
novoe znachenie slova "ponimat'". My znaem, chto vsyakoe ponimanie v konce
koncov pokoitsya na obychnom yazyke, tak kak tol'ko v etom sluchae my uvereny v
tom, chto ne otorvalis' ot real'nosti, i poetomu my dolzhny byt' nastroeny
skepticheski protiv lyubogo vida skepsisa v otnoshenii etogo obychnogo yazyka i
ego osnovnyh ponyatij i dolzhny etimi ponyatiyami pol'zovat'sya tak, kak imi
pol'zovalis' vo vse vremena. Byt' mozhet, takim obrazom sovremennaya fizika
otkryla dver' novomu i bolee shirokomu vzglyadu na otnosheniya mezhdu
chelovecheskim duhom i real'nost'yu.
Sovremennoe estestvoznanie pronikaet v nashe vremya v drugie chasti sveta,
gde kul'turnye tradicii sil'no otlichayutsya ot evropejskoj civilizacii.
Nastuplenie novoj estestvennonauchnoj i tehnicheskoj deyatel'nosti dolzhno
vyzvat' tam gorazdo bolee sil'nye potryaseniya, chem v Evrope, tak kak
izmeneniya v usloviyah zhizni, proishodivshie v Evrope postepenno v techenie 2 --
3 stoletij, tam dolzhny proizojti v techenie neskol'kih desyatkov let. Nuzhno
ozhidat', chto eta novaya deyatel'nost' vo mnogih sluchayah proyavlyaetsya kak
razrushenie staroj kul'tury, kak besceremonnoe i varvarskoe vmeshatel'stvo,
narushayushchee zybkoe ravnovesie, na kotorom zizhdetsya vse chelovecheskoe schast'e.
|tih posledstvij, k sozhaleniyu, nel'zya izbezhat', s nimi nado primirit'sya kak
s harakternoj chertoj nashego vremeni. I vse zhe dazhe v etom otnoshenii
revolyucionnyj duh sovremennoj fiziki do nekotoroj stepeni mozhet pomoch'
privesti v sootvetstvie drevnie tradicii s novymi tendenciyami v myshlenii.
Tak, naprimer, bol'shoj nauchnyj vklad v teoriyu fiziki, sdelannyj v YAponii
posle vojny, mozhet rassmatrivat'sya kak priznak opredelennoj vzaimosvyazi
tradicionnyh predstavlenij
Dal'nego Vostoka s filosofskoj sushchnost'yu kvantovoj teorii. Veroyatno,
legche privyknut' k ponyatiyu real'nosti v kvantovoj teorii v tom sluchae, esli
net privychki k naivnomu materialisticheskomu obrazu myslej, gospodstvovavshemu
v Evrope eshche v pervye desyatiletiya nashego veka.
Estestvenno, eti zamechaniya ne dolzhny ponimat'sya kak nedoocenka vrednogo
vliyaniya, kotoroe, veroyatno, privnositsya ili eshche budet privneseno starymi
kul'turnymi tradiciyami v processe nauchnogo progressa. No tak kak vse eto
razvitie davno vyshlo iz-pod kontrolya cheloveka, to my dolzhny priznat' ego kak
odnu iz sushchestvennyh chert nashego vremeni i popytat'sya naskol'ko vozmozhno
svyazat' eto razvitie s temi chelovecheskimi cennostyami, kotorye yavlyalis' cel'yu
drevnih kul'turnyh i religioznyh tradicij.
Pri etom imeet smysl privesti odnu pritchu iz istorii religii hasidov.
ZHil staryj ravvin, svyashchennik, kotoryj byl izvesten svoej mudrost'yu i k
kotoromu lyudi shli za sovetom. Prishel k nemu odin chelovek v otchayanii ot vseh
proishodivshih vokrug nego izmenenij i stal zhalovat'sya na vse to zlo, kotoroe
proishodit po prichine tak nazyvaemogo tehnicheskogo progressa. "Razve imeet
cenu ves' tehnicheskij hlam, -- skazal on, -- kogda dumayut o dejstvitel'noj
cennosti zhizni?" Ravvin otvetil: "Vse v mire mozhet sposobstvovat' nashemu
znaniyu: ne tol'ko to, chto sozdal bog, no i vse to, chto sdelal chelovek". --
"CHemu my mozhem nauchit'sya u zheleznoj dorogi?" -- sprosil v somnenii
prishedshij. "Tomu, chto iz-za odnogo mgnoveniya mozhno upustit' vse". -- "A u
telegrafa?" -- "Tomu, chto za kazhdoe slovo nado otvechat'". -- "U telefona?"
-- "Tomu, chto tam slyshat to, chto my zdes' govorim". Prishedshij ponyal, chto
dumal ravvin, i poshel svoej dorogoj.
Nakonec, sovremennoe estestvoznanie vryvaetsya v te strany, v kotoryh v
techenie neskol'kih desyatiletij sozdavalis' novye polozheniya very kak osnova
dlya novyh moguchih obshchestvennyh sil. V etih stranah sovremennaya nauka
obnaruzhivaet sebya kak v otnoshenii soderzhaniya etih polozhenij very, vedushchih
svoe nachalo ot evropejskih filosofskih idej XIX v. (Gegel' i Marks), tak i v
otnoshenii fenomena very, kotoryj ne priznaet nikakogo kompromissa s drugimi
vzglyadami. Tak kak sovremennaya fizika iz-za svoej prakticheskoj pol'zy i v
etih stranah igraet bol'shuyu rol', to edva li mozhno izbezhat' togo, chto i tam
budet oshchushchat'sya ogranichennost' novyh polozhenij very temi, kto dejstvitel'no
ponimaet sovremennuyu fiziku i ee filosofskoe znachenie. Poetomu, dlya budushchego
budet, po-vidimomu, plodotvornym duhovnyj obmen mezhdu estestvoznaniem i
novym politicheskim ucheniem. Estestvenno, chto ne nado pereocenivat' vliyanie
nauki. No otkrytost' sovremennogo estestvoznaniya, veroyatno, v sostoyanii
pomoch' bol'shim gruppam lyudej ponyat', chto novye polozheniya very dlya obshchestva
ne tak vazhny, kak predpolagalos' do sih por. Takim obrazom, vliyanie
sovremennoj nauki mozhet okazat'sya ochen' blagotvornym dlya razvitiya terpimosti
k inym ideyam i potomu stat' ves'ma poleznym.
S drugoj storony, neobhodimo gorazdo bolee ser'ezno otnosit'sya k
fenomenu slepoj bezuslovnoj very, chem k special'nym filosofskim ideyam XIX
veka. My ne mozhem zakryt' glaza pered faktom, chto edva li kogda-nibud'
bol'shoe chislo lyudej smozhet imet' obosnovannoe mnenie o pravil'nosti
opredelennyh obshchih idej ili polozhenij very. Poetomu slovo "vera" dlya etogo
bol'shinstva lyudej nikogda ne oznachaet "znanie istiny", a ponimaetsya tol'ko
kak "to, chto yavlyaetsya osnovoj zhizni". Legko mozhno ponyat', chto vera v etom
vtorom smysle mnogo krepche i prochnee. Ona ostaetsya nepokolebimoj dazhe pri
stolknovenii s neposredstvenno protivorechashchim opytom, i potomu ee ne mozhet
pokolebat' novoe znanie. Istoriya proshedshih desyatiletij na mnogih primerah
uchit tomu, chto etot vtoroj vid very chasto podderzhivaetsya i togda, kogda on
polnost'yu protivorechit sam sebe, i chto ego konec prihodit tol'ko so smert'yu
veruyushchih. Nauka i istoriya uchat nas tomu, chto vtoroj vid very mozhet
predstavlyat' bol'shuyu opasnost' dlya teh, kto podpadaet pod ego vliyanie. No
eto ponimanie nichego ne daet, poskol'ku ne izvestny sposoby, kakimi mozhno
preodolet' etu veru; etim ob®yasnyaetsya, chto etot rod very vsegda prinadlezhal
k znachitel'nym silam chelovecheskoj istorii. Ishodya iz nauchnyh tradicij XIX
v., mozhno bylo by nadeyat'sya, chto vsyakaya vera dolzhna osnovyvat'sya na
racional'nom analize vseh argumentov, na posledovatel'nyh umozaklyucheniyah i
chto inoj rod very, pri kotorom nastoyashchaya ili kazhushchayasya istina prinimaetsya
prosto kak osnova zhizni, voobshche ne dolzhen imet' mesta.
Bezuslovno, glubokoe razmyshlenie, osnovannoe na chisto racional'nyh
argumentah, mozhet predohranit' nas ot mnogih oshibok i zabluzhdenij, tak kak
ono predpolagaet uchet novyh uslovij i potomu mozhet stat' neobhodimoj
predposylkoj zhizni. Odnako, esli razmyshlyat' ob opyte sovremennoj fiziki, to
legko prijti k vyvodu, chto vsegda dolzhna byt' principial'naya
dopolnitel'nost' mezhdu razmyshleniem i resheniem. V prakticheskoj zhizni edva li
veroyatno, chtoby vozmozhnoe reshenie ohvatyvalo vse argumenty "za" i "protiv" i
potomu prihoditsya vsegda dejstvovat' na baze nedostatochnogo znaniya. Reshenie
v konce koncov prinimaetsya posredstvom togo, chto otbrasyvayutsya vse argumenty
-- i te, kotorye produmany, i te, k kotorym mozhno prijti putem dal'nejshih
rassuzhdenij. Reshenie, byt' mozhet, yavlyaetsya rezul'tatom razmyshleniya, no
odnovremenno ono i konchaet s razmyshleniem, isklyuchaet ego. Dazhe vazhnejshie
resheniya v zhizni vsegda, pozhaluj, soderzhat neizbezhnyj element
irracional'nosti. Samo reshenie neobhodimo, tak kak dolzhno byt' chto-to, na
chto my mozhem polagat'sya, a imenno osnovnoe polozhenie, kotoroe napravlyaet
nashi dejstviya. Ne imeya takogo prochnogo otpravnogo punkta, nashi dejstviya
poteryali by vsyakuyu silu. ZHiznennuyu osnovu obrazuet irracional'noe vyyavlenie
dejstvitel'noj ili kazhushchejsya istiny ili smesheniya etih istin. |tot fakt, s
odnoj storony, daet nam pravo ocenit' zhiznennye osnovy obshchestva prezhde vsego
po osobennostyam morali, v kotoryh oni proyavlyayutsya, i, s drugoj storony,
podgotavlivaet nas uvazhat' takzhe i zhiz-
nennye principy drugih obshchestv, kotorye sil'no otlichayutsya ot nashih.
Esli my hotim sdelat' obshchij vyvod iz etih myslej o proniknovenii
sovremennoj nauki v razlichnye oblasti zhizni, to vozmozhno ustanovit', chto
sovremennaya fizika predstavlyaet soboj tol'ko odnu, hotya i ves'ma harakternuyu
storonu obshchego istoricheskogo processa, imeyushchego tendenciyu k ob®edineniyu i
rasshireniyu nashego sovremennogo mira. |tot process sam po sebe privel by k
umen'sheniyu politicheskoj napryazhennosti, kotoraya v nashe vremya predstavlyaet
bol'shuyu opasnost'. No etot process soprovozhdaetsya drugim processom, kotoryj
dejstvuet v pryamo protivopolozhnom napravlenii. Imenno tot fakt, chto mnogie
narody osoznayut etot process ob®edineniya, vedet v sushchestvuyushchih
civilizovannyh stranah k pod®emu vseh sil, kotorye stremyatsya obespechit'
svoim tradicionnym cennostyam vozmozhno bolee polnoe vliyanie v okonchatel'nom
sostoyanii edinstva. Iz-za etogo voznikaet napryazhennost', i oba konkuriruyushchih
processa tak tesno svyazany mezhdu soboj, chto kazhdoe usilenie processa
ob®edineniya, naprimer putem novogo tehnicheskogo progressa, totchas usilivaet
bor'bu za konechnoe vliyanie i potomu sposobstvuet neuverennosti na
promezhutochnom etape. Sovremennaya fizika v etom opasnom processe ob®edineniya
igraet, pozhaluj, tol'ko podchinennuyu rol'. Odnako v dvuh reshayushchih punktah
ona, po-vidimomu, pomogaet napravit' razvitie po mirnym rel'sam. Vo-pervyh,
ona pokazyvaet, chto primenenie oruzhiya v etom processe imelo by chudovishchnye
posledstviya; vo-vtoryh, svoej dostupnost'yu dlya mnogih istoricheski
slozhivshihsya sposobov myshleniya ona probuzhdaet nadezhdu, chto v okonchatel'nom
sostoyanii razlichnye kul'turnye tradicii, novye i starye, budut
sosushchestvovat', chto ves'ma raznorodnye chelovecheskie ustremleniya mogut byt'
soedineny dlya togo, chtoby obrazovat' novoe ravnovesie mezhdu myslyami i
dejstviem, mezhdu sozercatel'nost'yu i aktivnost'yu.
PRIMECHANIYA I KOMMENTARII
Nizhesleduyushchie primechaniya nosyat preimushchestvenno bibliograficheskij
harakter i stavyat cel'yu vospolnit' opushchennyj v tekste rabot Gejzenberga
(vvidu ih populyarizatorskogo haraktera) nauchno-bibliograficheskij apparat
ssylok i dokumentacii. Teoreticheskie soobrazheniya po sootvetstvuyushchim punktam
i voprosam privedeny v razdele "Verner Gejzenberg i filosofiya".
Sootvetstvenno v primechaniyah ne dano i svedenij ob avtorah citiruemyh
bibliograficheskih istochnikov. |ti svedeniya v ryade sluchaev privedeny v
prilozhennom v konce knigi imennom ukazatele. Pri citirovanii istochnikov,
ispol'zovannyh Gejzenbergom, v primechaniyah po vozmozhnosti dayutsya takzhe
publikacii sootvetstvuyushchih tekstov v russkih perevodah.
1. Sm.: G.Bete, A.Zommerfel'd. |lektronnaya teoriya metallov. M.:
Gostehizdat, 1938; A.Zommerfel'd. Stroenie atoma i spektry. M.: Gostehizdat,
1956.
2. Sm.: L. Brojl'. Vvedenie v volnovuyu mehaniku. Har'kov -- Kiev,
Gosnauchtehizdat Ukrainy, 1934; L. de Brojl'. Revolyuciya v fizike. M.:
Atomizdat, 1965.
3. Bor, Kramers i Sleter v 1924 g. sformulirovali gipotezu o tom, chto
pri processah, proishodyashchih na atomnom i subatomnom urovnyah struktury
materii, principy sohraneniya energii i impul'sa vypolnyayutsya lish'
statisticheski. Sm. ob etoj gipoteze: G. A. Kramers, X. Gol'st. Stroenie
atoma i teoriya Bora. M. -- L.: Gosizdat, 1926; Dzh. Sleter. |lektronnaya
struktura molekul. M.: Mir, 1965.
4. Upomyanutye zdes' raboty SHredingera imeyutsya v russkih perevodah v
sbornikah: |.SHredinger. Izbrannye trudy po kvantovoj mehanike. M.: Nauka,
1979; |.SHredinger. Novye puti v fizike. Stat'i i rechi. M.: Nauka, 1971. Sm.
takzhe: |. SHredinger. CHetyre lekcii po volnovoj mehanike. Har'kov -- Kiev,
Gosnauchtehizdat Ukrainy, 1936; |. SHredinger. Statisticheskaya termodinamika.
M.: Izdatel'stvo inostrannoj literatury, 1948; |. SHredinger. CHto takoe zhizn'
s tochki zreniya fiziki? M.: Atomizdat, 1972, izd. 2-e.
5. Imeetsya v vidu upominanie ob Anaksimandre v napisannom
priblizitel'no na rubezhe IV -- III vv. do n. e. trude Teofrasta "Mneniya
fizikov", doshedshem do nas lish' v fragmentah.
6. O estestvennonauchnyh aspektah vozzrenij perechislyaemyh V.
Gejzenbergom dosokratikov sm. podrobnee: I. D. Rozhanskij. Razvitie
estestvoznaniya v epohu antichnosti. Rannyaya grecheskaya nauka "o prirode". M.:
Nauka, 1979.
7. Sm.: tam zhe, s. 352 -- 370.
8. Sm.: tam zhe, s. 371 -- 395, razdel "Atomisticheskaya koncepciya
Platona".
9. Sm.: G. A. Lorenc. Teoriya elektronov i ee primenenie k yavleniyam
sveta i teplovogo izlucheniya. Izd. 2-e. M.: Gostehizdat, 1953; G. A. Lorenc.
Starye i novye problemy fiziki. M.: Nauka, 1970.
10. Sm.: D. Bom. Prichinnost' i sluchajnost' v sovremennoj fizike. M.:
IL, 1959; D. Bom. Obshchaya teoriya kollektivnyh peremennyh. M.: Mir, 1964; D.
Bom. Kvantovaya teoriya. Izd. 2-e. M.: Nauka, 1965.
11. Podrobnoe izlozhenie voprosov, svyazannyh s simmetriej voln i chastic
i matematicheskim predstavleniem problem kvantovaniya trehmernyh material'nyh
voln, sm. (v ploskosti analiza, zatronutoj v dannom kontekste V.
Gejzenbergom) v rabotah: E. Vigner. Teoriya grupp i ee prilozheniya k
kvantovo-mehanicheskoj teorii atomnyh spektrov. M.: IL, 1961; E. V i g ne r.
|tyudy o simmetrii. M.: Mir, 1971.
12. V. I. Lenin. Poln. sobr. soch., t. 18, s. 276.
13. "Estestvenno vozniknovenie togo, chto voznikaet ot prirody; to, iz
chego nechto voznikaet, -- eto, kak my govorim, material; to, vsledstvie chego
ono voznikaet, -- eto nechto sushchee ot prirody, a chem ono stanovitsya -- eto
chelovek, rastenie ili eshche chto-to podobnoe im, chto my, skoree vsego,
oboznachaem kak sushchnosti. A vse, chto voznikaet -- estestvennym li putem ili
cherez iskusstvo, -- imeet materiyu, ibo kazhdoe voznikayushchee mozhet i byt', i ne
byt', a eta vozmozhnost' i est' u kazhdoj veshchi materiya. Voobshche zhe priroda --
eto i to, iz chego nechto voznikaet, i to, soobrazno s chem ono voznikaet (ibo
vse voznikayushchee, naprimer rastenie ili zhivotnoe, imeet tu ili inuyu prirodu),
i to, vsledstvie chego nechto voznikaet, -- tak nazyvaemoe dayushchee formu
estestvo, po vidu tozhdestvennoe voznikayushchemu, hotya ono v drugom: ved'
chelovek rozhden chelovekom" (Aristotel'. Sochineniya v chetyreh tomah. M.: Mysl',
1975, t. I, s. 198).
14. I. V. Gete. Sobranie sochinenij. M.: GIHL, 1947, t. 5, s. 118 -- 119
("Faust" v perevode N. Holodkovskogo).
15. CERN -- Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire, Evropejskaya
organizaciya yadernyh issledovanij -- mezhdunarodnyj centr, raspolozhennyj bliz
ZHenevy; osnovan v 1954g. dlya koordinacii fundamental'nyh issledovanij ryada
zapadnoevropejskih stran v oblasti fiziki elementarnyh chastic i yadra.
Last-modified: Mon, 15 Nov 1999 21:48:09 GMT