книги из ГПНТБ / Философия и физика [сборник статей]

тации может служить простой (так сказать, прямолинейный)

вариант интерпретации с позиций концепции «скрытых пара­

метров», понимаемых в смысле величин классической физи­

ки. Такая интерпретация, однако, может не удовлетворять и,

как правило, не удовлетворяет уже первому бесспорному критерию — совместимости с математическим формализмом

квантовой механики, а также и другим критериям. Во-вторых, критерий простоты может пониматься как

относительная простота соединения предложенной интерпре­ тации с математическим формализмом теории, как наимень­

шее число дополнительных «пристроек» к теории, обуслов­

ленных нуждами интерпретации, и как простота самих этих

«пристроек». Так, например, в некоторых вариантах интер­

претации рассматривается роль макроскопического детекто­

ра (Д. И. Блохинцев, Г. Грин, X. Вакита и др.). При этом ставится задача получить (и объяснить) некоторые особен­

ности квантовомеханического описания из теоретического

рассмотрения детектора как системы большого числа кван­ товых частиц. Эта задача оказывается достаточно сложной

уже чисто технически, и соответствующая «пристройка» к общеизвестному математическому формализму квантовой

механики получается достаточно громоздкой. Понятно, что

если можно предложить иную интерпретацию, которая удов­ летворила бы прочим требованиям, но не нуждалась бы в подобной «пристройке», выбор был бы в пользу этой иной

интерпретации.

В-третьих, критерий простоты может пониматься как

наименьшее отклонение от принятых в классической физике

мировоззренческих и методологических принципов, как есте­

ственность интерпретации. Так, например, интерпретация квантовомеханического состояния как состояния знаний на­ блюдателя может рассматриваться как простая с точки зре­ ния первого понимания простоты (всего лишь одно дополни­ тельное допущение), с точки зрения второго понимания

(вообще не требуется никаких «пристроек» к формализму),

но она не будет простой с точки зрения рассматриваемого

здесь третьего понимания. Подобная интерпретация весьма

существенно усложняет вопрос о природе физического зна­

ния, о предмете физики как науки и выглядит довольно

искусственной. Даже склонный к позитивизму исследователь

этой проблемы Г. Маргенау выразил сомнение в плодотвор­

ности истолкования уравнений физики как уравнений, опи­ сывающих психические процессы [см. 15, с. 321].

Несомненно, критерий простоты интерпретации подчинен в первую очередь истинности интерпретации [см. 1, с. 176].

Ведь интерпретация, более сложная, чем истинная, будет столь же неприемлемой, как и интерпретация более простая,

чем истинная. Из сказанного видно, что критерий простоты

хотя и важен, но подчинен другим критериям и выступает как вспомогательный. Тем не менее именно в процессе поиска истинной интерпретации целесообразно следовать диалектиче­

скому принципу движения мысли от простого к сложному и

переходить к испытанию более сложной интерпретации лишь

после того, как будет выявлена неистинность более простой

интерпретации.

Критерий соответствия практике применения теории. Об­

щеизвестно, что квантовомеханическая теория применяется для анализа тех или иных процессов реальной действитель­

ности, для расчета технических устройств и т. п. При этом

ясно, что без определенной интерпретации, т. е. без соотнесе­

ния ее формализма с реальной действительностью, применять

ее невозможно. Это означает, что есть фактически используе­

мая (иногда более или менее интуитивно) интерпретация,

которая, однако, непосредственно проходит практическую

проверку по результатам применения. Интерпретация, пред­

лагаемая специалистами по вопросам методологии, не долж­ на быть искусственной, надуманной, не соответствующей той фактически используемой учеными интерпретации, которая

служит основой практического применения научного знания.

Между тем в отношении некоторых предложенных интер­

претаций может быть высказан упрек в искусственности, в

несоответствии способам практического применения кванто­

вой механики.

Именно практика применения квантовой механики долж­

на, на наш взгляд, служить критерием истинности теорети­

чески разрабатываемой интерпретации.

Применение изложенной системы критериев к решению проблемы выбора между интерпретациями. Как уже говори­

лось, при поиске адекватной интерпретации имеет смысл в

качестве методического приема руководствоваться принципом

движения мысли от простого к сложному, т. е. последова­

тельно переходить от более простых вариантов интерпрета­

ции к более сложным, если более простые не удовлетворяют

тем или иным критериям. При этом из указанных выше трех

разных аспектов понимания простоты мы будем для начала

руководствоваться первым (число дополнительных допу-

83

блёмы интерпретации квантовой механики, чисто классиче­

ская интерпретация квантовой механики должна быть при­ знана невозможной. Большинство из предложенных вариан­

тов таких интерпретаций не соответствует математическому формализму квантовой механики (иначе говоря, их принятие

потребовало бы коренной переработки математического фор­ мализма квантовой теории, т. е., по существу, замены суще­

глубокая теория, которая позволит объяснить многое из того, что в известной ныне квантовой механике представлено, по­

видимому, еще феноменологически. Разработка такой более

глубокой теории, без сомнения, повлияет в той или иной сте­

пени и на интерпретацию сегодняшней теории. То, что сегод­ ня можно относительно уверенно утверждать, состоит в сле­

дующем:

а) в силу принципа соответствия новая теория не будет отменять существующую теорию в той области, где эта пос­

ледняя себя уже достаточно оправдала и подтвердила свою

относительную истинность; б) более глубокое понимание квантовых процессов уже

никогда не приведет к восстановлению в своих правах клас­

сической системы идеализаций и, следовательно, никогда не

приведет к появлению классической интерпретации извест­ ной ныне квантовой механики, равно как и этой новой, более

глубокой теории.

} Интерпретации с одним дополнительным допущением.

Вполне понятно, что число дополнительных допущений долж­

но зависеть от числа необычных, неклассических особенно­ стей квантовомеханического сиособа описания физических

процессов. Представляется, однако, весьма заманчивой

мысль, в методологии науки хорошо себя зарекомендовав­

шая, попытаться многое объяснить, исходя из небольшого числа допущений. Идеальным случаем было бы одно допу­ щение, объясняющее все.

Первый шаг в отходе от классической системы идеализа­

ций — и это характерно для всех интерпретаций с одним и многими допущениями, быть может, за очень редким исклю­

чением,— состоит в констатации того, что микрообъект или

взаимодействие двух микрообъектов не могут, в отличие от

классической физики, рассматриваться как таковые, сами по себе, непосредственно. Различие между интерпретациями за-

84

ключается в том, как понимается и чем объясняется невоз­ можность описания микрообъекта самого по себе.

C известным приближением интерпретации с одним не­

классическим допущением могут быть разбиты на две груп­

группу интерпретаций с допущением физического характера.

Интерпретации с допущением нефизического характера.

В этих интерпретациях опосредованность отражения физиче­

ской реальности формализмом теории истолковывается с

привлечением допущений гносеологического или психологи­ ческого характера. C точки зрения философии или психоло­

гии содержание этих допущений отнюдь не является новым.

жения построить классическую физику на основе аналогич­

ных допущений в истории науки имели место. Из числа по­ добных допущений рассмотрим несколько конкретнее так

называемую информационную интерпретацию. Опосредован­ ность отражения атомных процессов формализмом кванто­

вой механики в этой интерпретации объясняется предполо­ жением, что .формализм отражает не сами процессы, а толь­

ко знание наблюдателя об этих процессах (говоря более сов­

ременно, отражают информацию наблюдателя об объекте). Старый вариант этой интерпретации — волновая функция (функция состояния) есть «записная книжка наблюдателя». В таком случае уравнение Шредингера должно рассматри­

ваться как уравнение, описывающее изменение состояния

знаний наблюдателя.

Казалось бы, эта интерпретация позволяет логично объ­ яснить все особенности квантовомеханического способа опи­ сания: квантовая механика не отражает объект сам по себе,

она отражает лишь наше знание об объекте; неопределенно­

сти, фигурирующие в квантовой механике, отражают неиз­

бежную неполноту знания состояния микрообъекта; кванто­

вые скачки, которые нельзя интерпретировать как мгновен­

ное изменение физического состояния поля, можно интерпре­

тировать как скачкообразное изменение состояния знаний

наблюдателя при восприятии результата очередного изме­

рения.

Несомненно, изменение состояния знаний исследователя можно с пользой исследовать и находить для этого процесса известные закономерности. Однако в классической физике

85

считалось, что подобная задача относится не к физике, а к

психологии научного творчества. Подмена предметной обла­

сти, превращение физики в раздел психологии является фи­

лософски неудовлетворительным моментом такой интерпре­

тации. Поскольку эта интерпретация основана не на физиче­

ском, а на философском допущении, неизбежно возникает вопрос: каковы философские основания для противопостав­

ления понятий «состояние электрона» и «состояние знаний

наблюдателя об электроне»? То обстоятельство, что наши

знания лишь приблизительно верно отражают объект, не яв­

ляется с точки зрения диалектического материализма осно­

ванием для изменения интерпретации науки о природе и для

подчеркивания того, что мы знаем не сам объект, а лишь

наши знания об этом объекте. Подобное противопоставление

логично и оправдано с точки зрения философских аргументов лишь при условии, что мы исходим из тезиса о невозможно­

сти достоверного знания материального мира. В философии

Юма и Канта, как известно, именно такое противопоставле­

ние объекта и знания об объекте и было выражением агно­ стицизма. В своей крайней форме информационная интерпре­

тация квантовой механики приводит к чистому солипсизму: «мы знаем лишь свое собственное знание, мы не имеем пра­ ва говорить, что наше знание есть знание о материальном

объекте».

Таким образом, информационная интерпретация кванто­

вой механики не удовлетворяет критерию соответствия об­

щим принципам диалектического материализма. Она не удов­

летворяет также критерию соответствия практике примене­ ния квантовой механики, поскольку квантовая механика при­

меняется отнюдь не для описания изменения состояния зна­

ний наблюдателя.

Интерпретации с допущением физического характера. Эти интерпретации также весьма разнообразны и многочислен­

ны. Характерной особенностью подавляющего их большинст­

ва является введение дополнительной неустранимой физиче­

ской связи, постоянно влияющей на поведение микрообъекта.

Эта связь обладает, однако, неклассическими свойствами.

Так, в интерпретации А. А. Соколова микрочастица рассмат­

ривается как классический объект, подверженный, однако,

неустранимому постоянному влиянию флуктуаций «вакуума»

[см. 20]. Сходные интерпретации предлагались Д. Бомом

(введение «квантовомеханического потенциала»), Ж: Вижье

(субквантовый уровень), Е. Маделюнгом, Т. Такабаяси,

86

Д. Бомом, Ж. Вижье, Р. Шиллером и другими (гидродина­

мическая модель) и т. її. [см. 16]. Положительным моментом

этих интерпретаций, наряду с последовательно материали­ стической позицией в подходе к интерпретации физической

теории как отражению объективной реальности, является утверждение идеи объективной физической относительности,

специфической квантовомеханической относительности микро­ объекта к некоторой среде, окружению.

В то же время конкретная модель взаимоотношения ми­ крообъекта со средой представляется в некоторых пунктах

недостаточно убедительной. Например, наделяя микрообъект классическими или квазиклассическими свойствами, авторы этих интерпретаций должны наделить специфическими кван­ товыми свойствами взаимодействие микрообъекта с «вакуу­ мом» или сам «вакуум». Создается впечатление, что таким путем вопросы не разрешаются, а лишь переносятся на но­

вые объекты, само существование которых к тому же в ряде

случаев весьма гипотетично. Представлялось бы логичным

наделить и сам микрообъект специфическими квантовыми

свойствами.

Общий вывод заключается в том, что интерпретации с

одним физическим допущением оказываются по меньшей

мере неполными. В некоторых случаях они не соответствуют

формализму квантовой теории, предполагая изменение ее основных уравнений или замену их другими уравнениями.

Учитывая высказанные соображения, представляется це­ лесообразным выяснить, не будет ли более полной и в то же

время более естественной и в этом смысле более простой

какая-либо из интерпретаций с двумя неклассическими допу­

щениями.

Интерпретации с двумя неклассическими допущениями.

Эти интерпретации можно было бы дополнительно классифи­ цировать как интерпретации с двумя нефизическими допуще­

ниями, с одним физическим и одним нефизическим допуще­ нием, с двумя физическими допущениями. Не имея возмож­

ности рассматривать все варианты, остановимся несколько

подробнее на некоторых характерных интерпретациях этого

типа.

Интерпретации с одним нефизическим и одним физиче­ ским допущением. Одной из ранних интерпретаций этого рода была интерпретация, содержавшая следующие допу­

щения:

1) квантовая механика описывает не микрообъект сам по

87

В интерпретации Д. И. Блохинцева прежде всего признается,

что квантовая теория в силу специфики микромира не отра­

жает микрообъект сам по себе. Причем опосредованность

отражения проявляется двояко:

1. Микрообъект не может быть оторван от макроскопи­

пическое событие.

2. Микрообъект отражается квантовой теорией только че­ рез призму квантовомеханического статистического ансамб­

ля, отличающегося от классического ансамбля Гиббса преж­

де всего тем, что в нем дисперсии по взаимно-дополнитель­

ным физическим величинам (например, по координатам и

импульсам) никогда не могут одновременно равняться нулю.

Прибор есть только частный случай макроскопической обста­ новки, поэтому правильное выражение квантовомеханической относительности должно быть, связано не с относительностью к приборам, ^a с относительностью к объективным, независи­ мо от наблюдателя и наблюдения существующим макро­

условиям [см. 24].

Положительным моментом интерпретации Д. И. Блохин­

цева в философском плане является решительное отрицание узкоэмпиристской концепции знания. Утверждение понятия

объективной квантовомеханической относительности высту­

пает очень важным шагом в решении проблемы выяснения

физической сущности уравнений квантовой механики.

Спорным моментом интерпретации Д. И. Блохинцева является понятие макроскопической среды. Если понимать ее в точном смысле слова, т. е. как систему макроскопиче­ ских тел, состоящих из атомов и молекул, то такая интерпре­ тация чересчур сужает сферу применения квантовой механи­ ки. Как свидетельствует сложившаяся практика применения

квантовой механики, такого ограничения на самом деле нет.

Ядро атома водорода (протон) едва ли может считаться макроскопической средой для связанного с ним электрона,

а распады частиц происходят вообще вне связи с какими-

либо другими частицами. Вторым моментом, требующим, по­

видимому, уточнения, является вопрос о причинах, в силу

которых микрообъект может быть отражен в квантовой меха-

89

нике только через призму статистического ансамбля. Что эго так, едва ли можно сейчас отрицать. Почему это так, не

вполне ясно в рамках интерпретации Д. И. Блохинцева.

Интерпретация В. А. Фока. В основе известной интерпре­

тации В. А. Фока лежат, как представляется, два некласси­

ческих допущения:

а) формализм квантовой механики отражает не сами по

себе микрочастицы, а свойства микрочастиц в их отношениях к приборам, описываемым классически;

б) этот формализм призван отражать не сам актуальный процесс взаимодействия частиц с прибором, а потенциальные

возможности этого взаимодействия [см. 23].

Последний пункт чрезвычайно важен, и его четкая фор­

мулировка должна считаться существенным вкладом

В. А. Фока в решение проблемы интерпретации квантовой механики. Дилемма А. Эйнштейна — либо отражение дей­

ствительных процессов в пространстве и времени, либо со­

липсизм —■ находит таким путем неожиданное и глубоко диалектическое разрешение: материалистическая диалектика признает не только объективную действительность, но и су­

ществование объективной возможности. Если теория не изо­

бражает непосредственно действительность, то это еще не

означает, что она описывает нечто субъективное, например,

наши собственные ощущения или информацию наблюдателя

о состоянии частицы. Альтернативой отражению объективной

действительности выступает в данном случае не отражение

наших субъективных восприятий, а отражение объективных

возможностей поведения микрочастиц в их отношении к взаимодействиям с другими материальными объектами (по мнению В. А. Фока, по отношению к классически описывае­ мым приборам). В свете этой концепции сразу же становится ясной неуместность и ненужность информационной интерпре­

тации — ее сторонники просто не смогли правильно опреде­

лить альтернативу по отношению к отражению действитель­

ных процессов.

Достоинством интерпретации В. А. Фока является также

ее простота (в смысле пункта (б) критерия простоты)—она совершенно не требует никаких дополнительных вспомога­

тельных пристроек к основным уравнениям и принципам тео­

рии для согласования теории с ее интерпретацией. В част­

ности, В. А. Фок подчеркивает [см. 22], что нет никакой необходимости в специальном построении особой теории

90