Три парадигмы «новой» квантовой механики

случае квантовой механики возникло сразу три парадигмы, которые будем называть «копенгагенской», «эйнштейновской» и «,теорфизической» (близкие тем, которые выделил К.

Правда, в истории квантовой механики они фигурировали под именем «интерпретаций» и часто воспринимались как различные «интерпретации волновой функции» (по аналогии с «вероятностной интерпретацией волновой функции» М. Борна). Такому восприятию способствовали два обстоятельства.

Первое связано со спецификой истории формирования современной «новой» квантовой механики. Формирование ее основ началось с постулатов, задавших математическое представление еще не сформировавшихся физических сущностей (математический слой на схеме 7.3). Центральным элементом этого представления была волновая функция (здесь и далее ограничимся представлением Шрёдингера). Последующие этапы формирования квантовой механики воспринимались современниками как поиск смысла, т. е. интерпретации волновой функции и ее аналогов.

Второе обстоятельство состояло в том, что такое представление находилось в полном соответствии с феноменалистической установкой позитивистской философии науки. В «общепринятом взгляде» неопозитивистов (п. 5.2) и ряда физиков (ср. представление Мандельштама в п. 7.7) теория представляла собой математическое выражение (уравнение, выражающее закон природы). Интерпретации здесь отвечало приписывание физических значений некоторым элементам этих математических выражений. Это представление отвечает стандартному представлению интерпретации как установлению соответствия (установление гомоморфизма) между элементами формул и «наблюдаемыми» измеримыми величинами. Однако построение модели, особенно «Модели для» типа ПИО, есть нечто большее, чем интерпретация.

указывает характерное для разных парадигм взаимное неприятие аргументов друг друга представителями разных парадигм. Так, Эйнштейн в 1949 г., после четверти века споров с Бором, писал, что, «несмотря на многочисленные попытки», он «так и не смог... уяснить» «точной формулировки» «боровского принципа дополнительности» [Einstein, 1949, р. 674]. С другой стороны, М. Борн утверждает, что «взгляды Эйнштейна представляют собой философское убеждение, которое не может быть ни доказано, ни опровергнуто физическими аргументами. Единственное, что можно сделать в плане возражения этой точке зрения — это формулировать другое понятие реальности...» [Борн, с. 170].

В философии науки обсуждается главным образом первая пара «интерпретаций» (парадигм), формировавшихся- в споре друг с другом. Этот спор концентрировался вокруг нескольких основных вопросов: 1) Существует ли состояние квантовой системы объективно и независимо от измерения? 2) Полна ли «новая» квантовая механика, или в ней существуют фундаментальные «парадоксы» вокруг измерения состояний квантовой частицы (микрочастицы) ? 3) Является ли вероятностное описание отдельной микрочастицы принципиальным фактом квантовой механики? При этом ключевым являлся первый вопрос.

Эйнштейн и его соратники (Шрёдингер, Де Бройль и др.) настаивали на положительном ответе на первый вопрос и отрицательном ответе на два последних. Они утверждали, что сложившаяся к 1927 г. формулировка квантовой механики не полна. Свою позицию они выразили в виде ряда «парадоксов», якобы возникающих в формулировке квантовой механики (классический набор состоит из анализируемых ниже парадоксов «кошки Шрёдингера», «редукции (коллапса) волновой функции» и мысленного эксперимента А. Эйнштейна, Б.

1970], а также различные теоремы (Белла и др.), доказывающие бесперспективность теорий со скрытыми параметрами.

Приверженцы «копенгагенской» парадигмы («интерпретации»), выдвинутой Бором, Гейзенбергом, Борном, считающейся наиболее популярной (ее часто называют «ортодоксальной»), наоборот, давали положительные ответы на два последних вопроса и отрицательный на первый. Они полагали, что сложившаяся к 1927 г. формулировка квантовой механики полна, считали, что вероятностные утверждения квантовой механики следует относить к отдельному микрообъекту, исключали парадоксы, провозглашая «неклассическую» трактовку отношения между состоянием физической системы и измерением — до измерения «нет состояния». Например, в устах копенгагенца Борна это звучит так: «Физик должен иметь дело не с тем, что он может мыслить (или представлять), а с тем, что он может наблюдать. С этой точки зрения состояние системы в момент времени t, когда не проделывается никаких наблюдений, не может служить предметом рассмотрения» [Борн, 1977, с. 173]. То есть Борн просто отбрасывает (запрещает) сформулированные «реалистом» Эйнштейном вопросы.

Как уже было сказано в начале главы, философские проблемы квантовой механики возникают в рамках спора групп Бора и Эйнштейна вокруг «парадоксов», связанных с трактовкой измерения. В философском плане эти две группы придерживаются соответственно инструменталистски-феноменалистической (конструктивистской) и реалистической позиций.

Дух первой из них весьма четко выразил В. Паули: «Появление в физике волновой или квантовой механики в 1927 г.

С этим ограничением для «копенгагенцев» связан и «принцип дополнительности» Бора, который Гейзенберг тесно связывает с проблемой понимания квантовой механики [Гейзенберг, 1989, с.

В обеих парадигмах большие проблемы возникают с понимаем квантовой механики. Как уже говорилось в п. 7.7, для физи- к°ь понимание связано с построением модели, а феноменалистко-инструменталистский подход, провозглашенный Паули, ®°Рном и многими «копенгагенцами», моделей не предполагает. Реалисты же во главе с Эйнштейном порождали «парадоксы», а !?е Позитивные модели. На этом фоне показательна позиция но- ^левского лауреата в области квантовой механики Р. Фейнмана, который говорит не о неполноте, а о непонятности кванте^ вой механики: «Квантовую механику никто не понимает, хотя многие считают, что в ней все «чисто» и очень хорошо» [Алексеев, 1995, с. 168]*.

С нашей точки зрения, причина непонимания, о котором говорит Р. Фейнман и др., заключается в применении неадекватных для этого случая классических понятий. Так, непонятность, даже парадоксальность «дуализма волна-частица» возникает при попытке понять квантово-механическое явление (типа поведения электрона) в логике классических понятий, где понятия «частицы» и «волны» являются альтернативными. Но с той же ситуацией мы столкнемся, если в понятиях классической механики попытаемся описать электромагнитную волну (с ее поперечным характером колебаний, требующим чрезвычайно твердого эфира, который мы почему-то не ощущаем) или поведение тел, движущихся с околосветовыми скоростями. И это естественно: если бы в старых понятиях можно было описать новые явления, то не надо было бы создавать новые разделы физики.

«Непонятность» — это исходное состояние, которое в ходе сложной работы преобразуется в новые «первичные идеальные объекты» и разделы науки (гл. 7). Для квантовой механики такой исходной непонятностью стал сформулированный А. Эйнштейном, Луи де Бройлем и др. «корпускулярно-волновой дуализм», который в 1925—1927 гг. трудами Шрёдингера, Гейзенберга, Борна, Бора, Дирака и др. был преобразован в новый ПИО — квантовую частицу.

Это происходит в рамках третьей парадигмы, которую мы назвали «теорфизической». К. Поппер выделяет ее со стороны сообщества, как третью группу физиков, работающих в квантовой механике, которые не обращают внимания на споры первых двух групп вокруг указанных «парадоксов» (они часто просто не знают о них)[CLXXVI] [CLXXVII] [CLXXVIII]. Им часто приписывают так называемую «мини

сальную» феноменалистическую интерпретацию, в которой ограничиваются математическим формализмом и возможностью вычислять результаты. Последнее неверно: физики в квантовой механике сплошь и рядом работают с моделями, которым приписывают онтологический, а не феноменологический статус, и обращаются с квантовыми частицами во многом аналогично обращению с частицами в классической механике. Если следовать завету Эйнштейна анализировать то, что физики-теоретики делают, а не то, что они об этом говорят, то вырисовывается описанная в п. 13.3 четкая парадигма, в которой отсутствуют «парадоксы».

В этой парадигме, как и в «копенгагенской», полагают, что сформировавшаяся к 1927 г. «новая» квантовая механика полна и свободна от «парадоксов», а ее принципиально вероятностное описание состояния физической системы относится к отдельной частице. Но в трактовке соотношения между состоянием физической системы и измерением здесь придерживаются эйнштейновской позиции: существует четкая граница между физической системой и измерительным прибором (в противоположность приведенному выше утверждению Бора), и состояние физической системы существует независимо от наличия измерения, которое лишь выявляет его.