“Квантовая” история физики
Скачать 194,5 Kb.
|
|
А.В. Ахутин. ПОВОРОТНЫЕ ВРЕМЕНА. Статьи и наброски. 1975-2003. III. Научные революции __________________________ “КВАНТОВАЯ” ИСТОРИЯ ФИЗИКИ Теоретическая физика XX в. преподала нам урок эпистемологии. Эта мысль Н. Бора вряд ли могла бы вызвать сомнение у самого что ни на есть позитивистски настроенного ученого. Урок был извлечен, на разные лады осмыслен и усвоен. Он оказался поучительным также и для историко-научной мысли, хотя на эту сторону дела до сих пор обращалось мало внимания. Между тем очевидно, что всякое серьезное изменение в нашем понимании природы теоретического знания влечет за собой не менее серьезное переосмысление его истории: иначе понимая то, что развивается, мы иначе раскрываем для себя исторические события, замечаем новые стороны, связи, формы, ритмы. Так логическое измерение научного знания оказывается внутренне связанным с его историческим измерением. Философски значимых проблем, связанных с некоторыми фундаментальными понятиями неклассической физики, не так уж много, и они были с достаточной ясностью поставлены физиками-философами в 20-30-е годы XX в. Копенгагенской трактовки квантовой механики было достаточно, чтобы осознать и поставить под вопрос своего рода «метафизические начала натуральной философии». В каком смысле теоретическая физика вообще может считаться однозначной формой знания природы (кстати, а, что, собственно, такое — знание)? Что такое объективность теоретического знания (истинность) и как она связана с понятием объекта? Что такое реальность? Сводима ли она к понятию “объективная реальность”: ведь теоретический объект, претендуя на представление реальности “самой по себе“, вместе с тем является результатом ее предельной идеализации? Что же такое “реальность”, если она экспериментально и теоретически представляется двумя исключающими друг друга объективными идеализациями? Каким образом наше экспериментальное вторжение в природу может привести к теоретическому знанию, к знанию того, что есть независимо от нас? Теория относительности и квантовая механика неожиданно для теоретиков втягивала их в эти почти метафизические вопросы не на досуге, а по ходу их собственного теоретического дела. Работа П. Дирака по релятивистской теории электрона (1928 г.), открытие К. Андерсоном позитрона в космических лучах (1932 г.) и последующие опыты по аннигиляции и рождению пар частица-античастица дали В. Гейзенбергу повод задуматься над самим понятием “состоит из” и поставить проблему элементарности с предельной логической остротой. В ту пору вообще логика понятий занимала ведущих физиков-теоретиков ничуть не меньше, чем физика явлений и математический формализм. Сложные теоретические разработки не заслоняли глубины “простых” вопросов. Еще в ранней юности чтение платоновского «Тимея» натолкнуло В. Гейзенберга на логический парадокс, связанный с понятием атома, неделимого, элементарного. Здесь ведь существуют не только физические, но и особые логические трудности. Как вообще мыслимо нечто такое, как атом, неделимое? Как он возможен? Если атом — конечное тело, которое можно наглядно изобразить и даже, быть может, увидеть в некий микроскоп, то почему и в каком смысле это обладающее формой и размерами тело следует мыслить неделимым? А если атом — не тело?.. Но это уж слишком! Так не противоречиво ли само понятие атома (последнего, неделимого элемента)?1 По всем этим давним вопросам философия ни тогда, ни теперь не сказала еще своего последнего слова, но они остаются ее отправными точками в размышлении о физических понятиях, и последнее слово науки мало что может ей подсказать. Во всяком случае для философского анализа формирование исходных понятий, история их трансформаций ничуть не менее значимы, чем новейшие исследования2. В таком контексте история науки приобретает неожиданную актуальность и для современного теоретизирования. Она перестает быть прошедшей. В привычной картине многотрудного, но неуклонно восходящего пути к знанию открывается новое измерение, в котором прошлое, скажем эпоха становления ньютоновой механики, а может быть, и более древние эпохи, оказывается некоторым образом современным настоящему. Когда специальные физические проблемы заставляют заняться фундаментальными понятиями, культурному уму3 нетрудно заметить, что он участвует в многовековой работе мысли, в работе особого рода, отличной от той, что ведет к росту знаний, следы ее, как правило, стираются в результатах естественнонаучного познания. Внезапно замечают, что античные философы, средневековые схоласты, мыслители XVII в. бились над теми же проблемами и по-своему решали их4. Не трудно, к примеру, усмотреть аналогию логической структуры апорий Зенона и так называемых соотношений неопределенности В. Гейзенберга: понять движение значит “схватить”, остановить его, дать двигаться значит оставит непонятным, неуловимым его “что”, как остается неуловимым “что” любого сущего, пока оно не схвачено неделимым и неизменным образом (“эйдосом”) его бытия. Это “спекулятивное” заключение в сфере физически элементарного становится экспериментальным фактом. Г. Лейбниц в работе 1695 г. «Новая система природы и общения между субстанциями», содержащей основную мысль «Монадологии», в рассуждениях о первичных “субстанциях”, по логике чрезвычайно напоминающих те, что озадачили Гейзенберга в гимназии, приходит к выводу: «принцип истинного единства» материального сам не может быть материальным. С другой стороны, материя не может и состоять из математических точек. Поэтому необходимо предположить то, что он называет «формальные атомы» или «метафизические точки». «Когда телесные субстанции, — пишет Г. Лейбниц, — стягиваются, то все их органы образуют, на наш взгляд, одну физическую точку. Таким образом, точки физические неделимы только по видимости; математические точки — точки в строгом смысле, но они только мдальности; только точки метафизические, или точки-субстанции (а их образуют формы, или души), суть точки в строгом смысле, и притом реальные; и без них не было бы ничего реального, так как без настоящих единиц (последних неделимостей. — А.А.) не может быть и множества»5. И опять-таки, когда не только логика мысли, но и техника экспериментальных орудий добирается до элементарных “субстанций” такого рода метафизика (и даже мистика) обретает силу экспериментального факта, требующего понятия. Словом, история науки открывается не только как пройденный путь, но как непреходящее сотрудничество. Когда физик-теоретик, вынужденный логикой своего дела озадачиться логико-философскими вопросами, вдруг находит себя участником этого векового сотрудничества мыслителей, он начинает понимать, как сама физика уходит корнями в метафизику. Более того, он начинает понимать, что взгляд на историю мысли с точки зрения прогрессирующего познания, представление этой истории как «развития естественнонаучных взглядов»,— позиция не только односторонняя, но упускающая саму суть дела — суть того дела, которым занят человек в своих усилиях уразуметь мир и себя в нем. Здесь, в этой подспудной работе, в редкие поворотные времена определявшей все направление интеллектуальных усилий, никто уже не стоит ни на чьих плечах. Мы должны стоять на своих ногах перед лицом гигантов, уметь понимать их и отвечать им, уметь, словом, сотрудничать с ними в общем деле разумения. В горизонте таких принципиальных проблем существенно изменяется картина истории научной мысли. Возможность такого изменения я и собираюсь пояснить здесь, опираясь прежде всего на соответствующие работы Гейзенберга6 Открытие понятия Эпистемологическая озабоченность теоретической физики первой трети века была вызвана ощущением уходящей из-под ног почвы, ощущением прыжка в пустоту. Оставим пока в стороне проблемы эйнштейновской теории относительности. Припомним, следуя Гейзенбергу, несколько шагов “над пропастью” в создании квантовой механики. Первый “монстр” появился, как известно, в лице кванта энергии. Он возник как бы случайно, в качестве едва ли не чистой условности, с помощью которой М. Планку удалось вывести формулу, выражающую закон излучения абсолютно черного тела. Вскоре, однако, прежде всего благодаря работам А. Эйнштейна по фотоэффекту и удельной теплоемкости твердых тел при низких температурах, это странное понятие неожиданно наполнилось реальностью. Следующий шаг сделал Н. Бор. В те годы его занимала группа по видимости разнородных проблем, требовавших согласования. Во-первых, очевиднейшее и вместе с тем загадочнейшее с точки зрения механики и электродинамики: устойчивость химических элементов. Во-вторых, мир линейчатых спектров с таинственными “пифагорейскими” правилами расчета их частот. Наконец, результаты резерфордовских исследований структуры атома. Предложив свою модель атома, Бор позволил объединить и последовательно объяснить все эти факты, если не считать того, что сама эта модель представляла собой полную немыслимость с точки зрения законов электродинамики. Модель атома со стационарными орбитами электронов отличалась наглядностью, но именно эта наглядность и сбивала с толку. Как “выглядят” орбиты, что происходит с электроном при “перескоке” с орбиты на орбиту, оставалось неясным. Частоты и интенсивности спектральных линий определялись только разностью энергетических уровней и вероятностью переходов. Поэтому Гейзенберг решил попытаться «построить квантово-теоретическую механику, аналогичную классической механике, в которую входили бы лишь соотношения между наблюдаемыми величинами»7. В 1925 г. он предложил вариант такой теории, которая вскоре в работах М. Борна, П. Йордана и самого Гейзенберга приняла законченный вид и стала именоваться матричной механикой. Математическая структура теории пришла в полный порядок, теория приобрела логически связный вид и аккуратную согласованность с экспериментальными данными. Однако интерпретация этой квантовой механики, исходя из обычных кинематических и механических представлений, оказалась невозможной. Такие понятия, как “положение”, “скорость”, “траектория”, и связанные с ними представления о непрерывном течении событий и соответственно о причинности словно повисли в воздухе. Мало того. В 1926 г. Э. Шрёдингер предложил свою, отличную от матричной, но математически ей эквивалентную волновую формулировку новой механики. Собственные решения волнового уравнения Шрёдингера можно было истолковать как систему стоячих электронных волн в окрестности ядра, определенным образом соответствующую системе стационарных состояний. «Столь простая интерпретация волновой механики,— замечает Гейзенберг,— оказалась однако невозможной. Дискуссия между Бором и Шрёдингером в сентябре 1926 г. в Копенгагене завершилась выводом, что такая интерпретация не смогла бы объяснить даже закон теплового излучения Планка. Таким образом,— заключает он,— даже в то время никто не знал, что же реально означает понятие дискретного стационарного состояния»8. Итак, существовала совокупность экспериментов. Существовала логически непротиворечивая, математически изящная теория (даже две), корректно описывающая эксперименты. Но — отсутствовали понятия, с помощью которых можно было бы описать объект исследования. Материальная точка, траектория, волна — это не “образы”. В системе классической физики это полноценные понятия со своей логикой и онтологией, позволявшими говорить о том, что собственно мы наблюдаем и описываем. В новой механике все эти объекты превращались из “вещей”, поведение которых описывается в теории, в “язык” описания неведомых “объектов”. Было неясно, что же можно поставить на их место. Такова типичная далеко не только для новейшей физики ситуация. В таких случаях пути исследователей обычно расходятся. Можно вовсе отказать от “метафизического” дела понимания, ограничиваясь расчетом наблюдаемых величин. Со свойственной ему четкостью стиль такой работы определил П. Дирак. «Единственная цель теоретической физики состоит в вычислении результатов, которые могут быть сравнены с опытом...», — курсивом выделил Дирак в первом издании «Основ квантовой механики»9. Работая над матричной механикой, Гейзенберг шел подобным путем, полагая, что следует методу, которым руководствовался А. Эйнштейн, закладывая основы специальной теории относительности. Однако в это время сам Эйнштейн уже думал иначе. Началом каждой физической теории,— говорится в «Эволюции физики»,— являются мысли, идеи, а не формулы10. Работать без понятий — значит не понимать. Главное — формирование новых понятий. Таков второй путь. Этим путем шел Бор, и тесное общение Гейзен-берга с Бором в 1926-1927 гг. сильно повлияло на Гейзенберга. Колоссальное значение для него имела также встреча с Эйнштейном в Берлине весной 1926 г., когда Гейзенберг рассказывал тамошним физикам о новой механике. Поясняя суть своего метода, Гейзенберг сослался на философию Эйнштейна, согласно которой-де в теорию следует включать только величины, поддающиеся непосредственному наблюдению и измерению. К удивлению Гейзенберга Эйнштейн заявил: «Может быть, раньше я использовал и даже формулировал такую философию, но все равно она бессмысленна»11. Ведь только теория, заключил Эйнштейн, определяет, что собственно мы наблюдаем. «Этот довод,— замечает Гейзенберг,— был для меня абсолютно новым и произвел на меня тогда глубокое впечатление; позже он оказался чрезвычайно плодотворным в процессе развития новой физики»12. Здесь-то и стоит “крест”, указующий разделение путей: сочтем ли мы теорию формальным способом вычисления результатов или же формой понимания природы вещей13. Гейзенберг решительно сворачивает на второй путь. Теория мыслится им теперь как система понятий, раскрывающих то, о чем она, и что соответственно мы наблюдаем в эксперименте. Нельзя сказать, что идея теоретического знания как понимания только теперь была осознана Гейзенбергом. Беседы с Бором и Эйнштейном лишь напомнили ему проблемы, живо обсуждавшиеся им с друзьями и коллегами в период учебы в Мюнхенском университете. В одной из первых бесед с Бором в 1922 г. речь об этом уже шла. Бор, в частности, заметил, что все эти квантовые странности можно будет понять, если только мы вдумаемся в смысл слова «понимание»14. В конце же 20-х годов Гейзенберг окончательно утвердился в том, что физическую теорию можно считать полноценной лишь в том случае, если она базируется на определенной логически связной системе понятий, в которой раскрыто то, о чем она и что в ней “описывается”. Формирование новых понятий — со своим типом связей, своей онтологией, своим способом проектировать и теоретически схематизировать эксперимент — есть один из фундаментальных актов теоретического понимания природы вещей. Если так, естественно задаться вопросом: как же формировались классические понятия, как они трансформировались, как возникали но вые, как новая система понятий соотносится со старыми? Вот почему с этих пор философский анализ понятий всегда связывается Гейзенбергом с историческим анализом их формирования. «История физики, — пишет он, — не просто накопление экспериментальных открытий и наблюдений, к которым подстраивается их математическое описание; это также и история понятий»15. Или в другом месте: «История физики не есть только лишь последовательность экспериментальных открытий; она сопровождается развитием понятий или влечет его за собой... Именно неопределенность понятий принуждает физика обращаться к философским проблемам»16. История физики как история понятийных систем, история их становления и изменения, вызывающего глубокие преобразования структуры всего теоретического мышления, — в этом средоточие историко-научной концепции Гейзенберга, которую он начинает развивать с начала 30-х годов и продолжает до последних лет жизни (доклады: «Изменения структуры мышления в развитии науки», 1969 г.; «Развитие понятий в истории квантовой теории», 1972 г.; «Что такое элементарная частица?», 1975 г.). Подчеркну еще раз, что историческое исследование является для Гейзенберга измерением актуального понимания «логической ситуации» современной физики. Входя в изучение прошлого, он не выходит из горизонта настоящих проблем. История для него не столько обзор пути к новой физике, сколько попытка осмыслить существо новой теории путем развертывания во временной последовательности тех понятийных систем, среди которых возникла и обособилась новая система — то ли как их продолжение, то ли как их объединение, то ли как нечто особое, отдельное... Каталог: lib -> download -> lib -> ahut lib -> Философский символизм флоренского и его жизненные истоки lib -> Иcихазм как пространство философии ahut -> А. В. Ахутин. Поворотные времена. Статьи и наброски. 1975-2003 lib -> Антропологические факторы и стратегии в культурной динамике современности lib -> Личность как синергийная конституция lib -> Дело христианского просвещения и парадигмы русской культуры lib -> Синергийная антропология и свобода lib -> Преимущественно в японии и китае, хотя, строго говоря, в японии и китае личности не было ahut -> Открытие сознания Скачать 194,5 Kb. Поделитесь с Вашими друзьями:
|