во время отдыха в Норвегии, после нескольких месяцев изнурительной работы. Первым публичным изложением концепции дополнительности была лекция Бора, прочитанная 16 сентября 1927 года на Международном физическом конгрессе в Комо (Италия), посвящённом памяти Вольта.
Бор констатировал, что использование классических физических представлений в атомной физике является ограниченным. Данное обстоятельство породило стремление совершенно избавиться от классических понятий и образов. Однако Бор не сомневался в том, что «интерпретация эмпирического материала в существенном покоится именно на применении классических понятий» (Бор Н. Квантовый постулат и новейшее развитие атомной теории //Избр. науч. труды. Т. 2. — М., 1971. — С. 30). Таким образом, отказываться от классических понятий нельзя, и в то же время применяться они должны не во всей полноте.
В ходе долгих размышлений Бор пришёл к необходимости расщепления единого классического описания микромира на два дополняющих и исключающих друг друга. Это обоснование опирается на два исходных пункта: во-первых, на так называемый квантовый постулат, а во-вторых, на подчинение квантовому постулату процессов наблюдения атомных явлений (См.: Алексеев И.С. Концепция дополнительности: историко-методологический анализ. — М.: Наука, 1978. — С. 17).
Согласно квантовому постулату, «каждому атомному процессу свойственна существенная прерывность или, скорее, индивидуальность, совершенно чуждая классической теории и выраженная планковским квантом действия» (Бор Н. Квантовый постулат и новейшее развитие атомной теории //Там же. — С. 30). По мнению Бора, обычное (классическое) описание природы «покоится всецело на предпосылке, что рассматриваемое явление можно наблюдать, не оказывая на него заметного влияния» (Там же. — С. 31). Совсем другое дело, когда мы описываем квантовый мир. «Согласно квантовому постулату, всякое наблюдение атомных явлений включает такое взаимодействие последних со средствами наблюдения, которым нельзя пренебречь» (Там же). А поскольку взаимодействие наблюдаемых микрообъектов и средств наблюдения имеет неделимый характер, то ни явления, ни средства наблюдения не обладают статусом самостоятельной реальности.
«Итак, классические понятия пространственных координат и времени… а также энергии и импульса… остаются применимыми, — пишет И.С. Алексеев, и в квантовой области. Меняется только способ их сочетания — в строгом, точном смысле они не могут применяться совместно. Поэтому дополнительный способ описания можно назвать неклассическим употреблением классических понятий» (Алексеев И.С. Указ. соч. — С. 19).
Принцип дополнительности, который Н. Бор сформулировал в 1927 году, звучит следующим образом:
получение экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект (элементарную частицу, атом, молекулу), неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к первым» (См.: Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. — С. 161).
Такими взаимно дополнительными величинами можно считать, например, координату частицы и её скорость (или импульс).
Принципы причинности и соответствия. Некоторые исследователи из соотношения неопределённостей делают вывод о неприменимости принципа причинности к явлениям микромира. При этом они опираются на следующие соображения. В классической механике по известному состоянию системы в некоторый момент времени и силам, приложенным к ней, можно абсолютно точно описать её состояние в любой последующий момент. Микрообъекты, напротив, не могут иметь одновременно и определённую координату, и определённую соответствующую проекцию импульса. Отсюда делается тот вывод, что в начальный момент времени состояние системы точно не определяется. А если это так, то невозможно прогнозировать последующие состояния системы, т.е. происходит нарушение принципа причинности.
Однако в действительности ничего подобного не происходит. Ведь само понятие состояние микрообъекта приобретает иной смысл, чем в классической физике. В квантовой механике состояние микрообъекта описывается волновой функцией. Её задание для данного момента времени определяет её значение в последующие моменты (См.: Там же. — С. 165).
В становлении квантово-механических представлений выдающуюся роль сыграл выдвинутый Н. Бором в 1923 году принцип соответствия, согласно которому всякая новая более общая теория, являющаяся развитием классической, не отвергает её полностью, а включает в себя классическую теорию, указывая границы её применения, причём в определённых предельных случаях новая теория переходит в старую (См.: Там же).
Но нам следует проявить бoльшую внимательность в обращении с принципом соответствия. Так, всё богатство отношений между старой классической механикой и механикой релятивистской А. Эйнштейн не сводил к категориям «предельного» и «частного», хотя довольно часто и там, где это было уместно сделать, он прибегал к их помощи (См.: Лукьянов А.В. Идея развития в основаниях специальной теории относительности //Теория развития и естествознание. — М., 1989. — С. 123-124). Нам думается, что представленная в литературе точка зрения, согласно которой «классическая механика как совокупность сужений (а не формул!) не является ни предельным, ни частным случаем релятивистской механики» (См.: Войшвилло Е.К., Купцов В.И. К вопросу о преемственной связи теорий //Принцип соответствия: историко-методологический анализ. — М., 1979. — С. 138), заслуживает определённого внимания. Несомненно, что элементы преемственной связи между данными теориями нуждаются в своём дальнейшем уточнении. Однако мнение о том, что релятивистская механика есть простое расширение классической (за счёт введения новых понятий) (См.: Там же) нам представляется всё же неубедительным, поскольку не учитывает всей специфики и революционного характера изменений, происшедших с фундаментальными понятиями физики.
Итак, исключительная абстрактность квантово-механических формализмов, значительные отличия от классической механики (например, отсутствие понятия электронной орбиты) рождали ощущение незавершённости новой теории. В результате возникла дискуссия о том, каким путём можно было бы её завершить. А. Эйнштейн полагал, что квантово-механическое описание физической реальности не является полным. «Квантовая физика формулирует законы, управляющие совокупностями, а не индивидуумами. Описываются не свойства, а вероятности, формулируются не законы, раскрывающие будущие системы, а законы, управляющие изменениями во времени вероятностей и относящиеся к большим совокупностям индивидуумов» (Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики //Эйнштейн А. Собр. науч. трудов. В 4х т.: Т. IV. — С. 543).
Напротив, Н. Бор, В. Гейзенберг, М. Борн развивали ту мысль, что новая теория является фундаментальной и представляет нам полное описание физической реальности. Прояснить существующее положение дел можно было бы путём более углублённого «исследования проблемы наблюдений в атомной физике» (Борн Н. Избр. науч. труды. — М., 1971. — Т. 2. — С. 405). Другими словами, Н. Бор и его единомышленники полагали, что дело заключается в разработке методологических установок квантовой механики, с помощью которых можно было бы наиболее адекватным образом интерпретировать созданный математический формализм.
Невозможность провести резкую грань между объектом и прибором выдвинула две задачи: 1) Каким образом можно отличить знания об объекте от знаний о приборе? 2) Как, различая их, связать в единую картину, т.е. дать теорию объекта?
Описывая микрообъект, мы как бы вынуждены говорить на классическом языке. В то же время мы понимаем, что с помощью этого языка нельзя выразить все особенности микрообъекта, который перестаёт быть классическим.
Первая задача разрешается введением требования описывать поведение прибора на классическом языке, а статистическое, вероятностное поведение микрочастиц — на языке квантово-механических формализмов. Вторая задача решается путём введения принципа дополнительности, популярная формулировка которого гласит: «волновое и корпускулярное описания микропроцессов не исключают и не заменяют друг друга, а взаимно дополняют друг друга» (См.: Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учеб. пособие. — М.: Гардарики, 2001. — С. 276). Единая картина микрообъекта синтезирует, таким образом, причинное описание процессов в микромире и пространственно-временное описание в одно единое целое.
Разработка методологических проблем квантовой механики ещё больше подтвердила следующую мысль А. Эйнштейна: хотя разработка теории поля и поколебала фундаментальные понятия времени, пространства и материи, «одна опора здания оказалась незыблемой: гипотеза причинности» (Эйнштейн А. Собр. науч. трудов. В 4-х т.: Т. IV. — С. 106). Действительно, одной из методологических установок неклассической физики является признание причинности как одного из элементов всеобщей связи и взаимообусловленности вещей, явлений, событий материального мира, признание, что причинность присуща и микропроцессам. Однако характер причинной связи в микромире отличен от механистического детерминизма. Причинность здесь реализуется через многообразие случайностей, в силу чего микропроцессам свойственны не динамические, а статистические закономерности.
Достаточно интересно само по себе уже то обстоятельство, что неклассические способы описания микрообъектов позволяют получать объективные описания природы. Однако объективность знания не должна отождествляться с наглядностью. Создание механической наглядной модели вовсе не синоним адекватного физического объяснения исследуемого явления. Поэтому подлинно научная теория должна учесть достижения трансцендентальной мысли, т.е. современный исследователь призван рассматривать не только способы для описания поведения познаваемых объектов, но и способы для описания условий познания, включая сюда и саму процедуру научного исследования.
«Существует обширная группа вопросов гносеологического характера, пишет П.В. Алексеев, — направленных на то, чтобы раскрыть познавательную ценность динамических и статистических законов науки, их соотношение в эволюции знания, выявить предсказательные, объяснительные, описательные возможности этих законов и сопоставить их. Сюда включаются также вопросы логического характера, связанные с определением понятий рассматриваемых законов, с выявлением логической структуры построенных на их основе теорий, с доказательством их непротиворечивости и полноты» (Алексеев П.В., Панин А.В. Философия. Учебник. Издание третье, перераб. и доп. — М.: ПБОЮЛ Грачев С.М., 2000. — С. 36-37).
Будем учитывать также и тот момент, что при исследовании динамических и статистических законов встают самые различные вопросы, которые тесно связаны друг с другом, так что решение одних зависит от ответа на другие.
Глава седьмая.
Вопрос о дифференцированности определённых проблем.
Идея дополнительности как преодоление дифференцированности знания.
Проблема единства физического знания.
Проблема классификации элементарных частиц.
Проблема «Великого объединения»
В составе некой единой проблемы можно вычленить целый ряд разнотипных вопросов, вопросов, связанных с поисковой ситуацией и носящих не информационный, а исследовательский характер. Однако нередко считают, что определённые проблемы (например, проблема времени, проблема происхождения живого, проблема сверхсветовых скоростей, проблема сознания) едины и для философии и для частных наук, только анализируются ими с разных сторон. «Тем самым, — пишет П.В. Алексеев, — затушёвывается их дифференцированность, вследствие чего задачи философии могут недостаточно чётко отграничиться от задач частных наук» (Алексеев П.В., Панин А.В. Философия. — С. 37).
Мы полагаем, что выявлять разнотипность проблем можно и необходимо. Но при этом нельзя сбрасывать со счёта идею единства наук, которая является не просто потребностью современного мышления, а глубокой констатацией того факта, что любой крупный исследователь всегда стремится дать более широкое обоснование своей концепции.
Н. Бор сразу же увидел широкую возможность применения своих идей. В начале идея дополнительности была применена к психологии. Бор обратил внимание «на типично-дополнительную связь между типами поведения живых существ, которые определяются словами «инстинкт» и «разум»…» (Бор Н. Избр. науч. труды. Т. 2. — М., 1971. — С. 284). Данная связь заключается в том, что человеческое мышление не обходится без понятий, выраженных на определённом языке. Вместе с тем понятия, их употребление «сильно подавляет инстинктивную жизнь, оно даже находится в исключающей дополнительной связи
