Философия Вернера Гейзенберга

В используемом речевом языке невозможно говорить о том, что объяснения одного и того же явления с волновой и корпускулярной позиции не противоречат друг другу, но их математический аппарат непротиворечив. Математический формализм гибок и формулы одной картины преобразуются в формулы другой.

В копенгагенской интерпретации можно отметить два основных аспекта. Первый из них, развиваемый Гейзенбергом, сводится к следующему. В классической физике допускается, что неточности в измерении можно сделать сколь угодно малыми, то есть в принципе, возможно, освободиться от влияния процесса измерения на объект; в квантовой теории такое освобождение в принципе невозможно, так как в ней фигурирует соотношение неопределенностей, которое обусловливает неточности в измерении объекта (идея «принципиальной неконтролируемости»).

Второй аспект – идея дополнительности. Философский смысл этой концепции состоит в утверждении, что объект и субъект неразрывно связаны друг с другом и что они не могут существовать один без другого. «Концепция дополнительности» разрывает внутреннее единство корпускулярных и волновых свойств микрообъектов и объявляет их «дополнительными» друг к другу: когда микрообъект проявляет волновые свойства, тогда якобы не имеет смысла говорить о его корпускулярных свойствах, и наоборот, наличие корпускулярных свойств якобы полностью исключает существование волновых свойств. Получается так, будто все дело именно в особом «принципиально неконтролируемом» взаимодействии приборов с микрообъектами. Эти приборы и  «принципиально неконтролируемое» взаимодействие таковы, что при применении приборов одного типа микрообъект находится в пространстве и времени, но зато перестает подчиняться закону причинности; при применении же приборов другого типа микрообъект будто бы перестает существовать в пространстве и времени, но зато начинает подчиняться принципу причинности. Отсюда и вытекает «взаимосвязь» микрообъекта и субъекта, который по своему произволу с помощью соответствующего прибора либо «отменяет» закон причинности, либо «вводит» его в действие; либо «вводит» микрообъект в пространство и время, либо «выводит» его за их пределы [3, с.26].

Бор при интерпретации квантовой теории в разных аспектах применяет понятие дополнительности. Знание положения частицы дополнительно к знанию ее скорости или импульса. Если мы знаем некоторую величину с большой точностью, то мы не можем определить другую (дополнительную) величину с такой же точностью, не теряя точности первого знания. Пространственно-временное описание атомных процессов дополнительно к их каузальному или детерминистскому описанию. Подобно функции координат в механике Ньютона, функция вероятности удовлетворяет уравнению движения. Ее изменение с течением времени полностью определяется квантово-механическими уравнениями, но она не дает никакого пространственно-временного описания системы. С другой стороны, для наблюдения требуется пространственно-временное описание. Однако наблюдение, изменяя наши знания о системе, изменяет теоретически рассчитанное поведение функции вероятности [3, c.22].

Гейзенберг находит основание  ограниченного применения классических понятий к микрообъектам, становясь  на путь отрицания понятия объективной  реальности, которое – как он полагает – лежит в философском  фундаменте только классической физики. Вернее, понятие объективной реальности настолько остается в квантовой механике, насколько это позволяет – такова мысль Гейзенберга – соотношение неопределенностей.

В главе «Копенгагенская интерпретации квантовой теории» в книги «Физика и философия» Гейзенберг описывает дуализм различных реальностей, пытается описать эксперимент в понятиях классической физики, а затем с этим описанием связывает наблюдение и как результат формулирует описание с помощью теории вероятности. Он констатировал, что функция вероятности подчиняется законам квантовой механики, ее изменение с течением времени непрерывно и рассчитывается с помощью начальных условий.

Функция вероятности объединяет объективные и субъективные элементы. Она содержит утверждения о вероятности или, лучше сказать, о тенденции (потенция в аристотелевской философии), и эти утверждения являются полностью объективными. Они не зависят ни от какого наблюдения. Кроме этого, функция вероятности содержит утверждения относительно нашего знания системы, которое является субъективным, поскольку оно может быть различным для различных наблюдателей. В благоприятных случаях субъективный элемент функции вероятности становится пренебрежительно малым в сравнении с объективным элементом, тогда говорят о «чистом случае» [3, c.24].

6. Критика в отношении копенгагенской интерпретации квантовой теории

Развитие квантовой теории сопровождалось критикой со стороны различных ученых. В. Гейзенберг выделяет три группы критиков. В первую группу входят те ученые, которых не устраивает язык самой теории. Во вторую группу он включал тех, кто пытался изменить саму теорию в том направлении, в котором ему казалось это правильным. А третью группу составляли критики, которые были не удовлетворены теорией, но не предлагавшие ничего взамен.

Первую группу критиков составляли Бом, Блохинцев и Александров. Они  пытались изменить язык и философию  квантовой теории. Данной группе казалось, что неопределенность – ключевой момент теории – лишает ее объективности. Бом предлагал считать, что неопределенность связана с отсутствием учета некоторых параметров изучаемых систем. Блохинцев и Александров считали, что волновая функция имеет независимый от наблюдения характер и, следовательно, объективна [3. c.78].

Данные критики не понимали, что  неопределенность состояния системы  не тождественна необъективности ее изучения. То, что волновая функция  содержит в себе результаты предыдущих наблюдений, говорит только о том, что те наблюдения изменили саму систему неким неизвестным нам образом. При изучении микромира физик имеет дело с вероятным исходом следующего наблюдения, которое опять внесет изменение в изучаемую систему. У нас нет более тонких инструментов, которые бы снизили уровень неопределенности. Элементарные частицы изучаются с помощью самих же элементарных частиц.

Следующий тип критики связан с  изменением самой теории. Яноши предложил концепцию затухания волны вероятности, но данная концепция, по мнению В. Гейзенберга, лишь усложняет теорию и ничего существенного в понимании не вносит [3. c.86].

Третья группа критиков не удовлетворена  квантовой теорией вообще. Эйнштейн и Лауэ не удовлетворены тем обстоятельством, что квантовая теория утверждает агностицизм. По их мнению, микроскопические процессы все же можно познавать со сколь угодно малой неопределенностью [3. c.77].

Шредингер считает, что волны вероятности  имеют объективный характер и  подобны световым. Это утверждение  неверно по самому формализму, заложенному в определение волн вероятности, к тому же значение волновой функции зависит от фактов предыдущих наблюдений [3. c.77].

Одним из следствий этой интерпретации, как подчеркнул Паули, является то, что электроны многих атомов в стационарном состоянии должны покоиться, что они, стало быть, не должны совершать никаких движений по орбитам вокруг атомного ядра. Это кажется на первый взгляд противоречащим эксперименту, так как измерения скоростей электронов в основном состоянии (например, с помощью эффекта Комптона) всегда дают в итоге некоторое распределение электронов основного состояния по скоростям, которое в соответствии с правилами квантовой механики дается квадратом волновой функции в пространстве скоростей (импульсов) [3. c.79].

Гейзенберг писал, что «…трудно втиснуть новые идеи в старую систему понятий предшествующей философии, или, употребляя старинное выражение, как трудно наполнить новым вином старые меха. Такие попытки всегда неприятны, потому что заставляют снова и снова заниматься латанием неизбежных дыр в старых мехах, вместо того чтобы наслаждаться новым вином. С точки зрения здравого смысла нельзя ожидать, что мыслители, создавшие диалектический материализм более ста лет назад, могли предвидеть развитие квантовой теории. Их представления о материи и реальности не могут быть приспособлены к результатам нашей сегодняшней утонченной экспериментальной техники» [3, c.84].

Критика, которая содержится в различных работах Эйнштейна, Лауэ и других, сосредоточивается вокруг вопроса о том, дает ли копенгагенская интерпретация возможность однозначного, объективного описания физических фактов. Ее наиболее важные аргументы могут быть выражены примерно в следующей форме. Математическая схема квантовой теории кажется вполне достаточным описанием статистики атомных явлений. Но, даже если ее утверждения относительно вероятностей атомных процессов вполне правильны, эта интерпретация все-таки не дает никакого описания того, что происходит на самом деле, независимо от наблюдений или между нашими наблюдениями. Что-нибудь должно ведь, однако, происходить – в этом мы можем не сомневаться. Это «что-нибудь» может быть, и нельзя описать с помощью понятий электрона, или волны, или светового кванта, но, поскольку оно не описывается каким-либо образом, задача физики еще не выполнена. Нельзя допустить, что квантовая физика относится только к акту наблюдения. Физик должен предполагать в своей науке, что он изучает мир, который создал не он сам и который существовал бы также и без него и в основном точно таким же. Поэтому копенгагенская интерпретация не дает никакого действительного понимания атомных процессов [3, c. 87].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Свой философский анализ проблем квантовой механики Гейзенберг ведет с позиций копенгагенской интерпретации, которую он активно защищает и возражает против других.

Философские взгляды Гейзенберга  в целом являются идеалистическими. Он утверждал, что идея реальности в  современной физике «расплывается» и заменяется математическими конструкциями.

Во взглядах Гейзенберга  наряду с  элементами позитивизма  значительное место занимают элементы теорий Платона и Пифагора. Гейзенберг ищет  философию, которая соответствовала бы новой физике и не видит, что именно этой философией является диалектический материализм.

Мировоззрение Гейзенберга  носит противоречивый и интересный характер с точки зрения философии и физики. Его работа посвящена широкому кругу вопросов современной физики. Он ввел важные для современной физики количественные выражения и формулы, без которых в наше время нам не обойтись.

Гейзенберг утверждал: «Наука является эзотерическим учением,– так было сказано,– она предназначена только для немногих. В наше время функции положительной религии в некоторых странах взяли на себя политические учения и общественные организации, но проблема, в сущности, осталась той же» [3, c. 85].

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александр Кирсанов. Астрономия, алгебра, геометрия, физика // Сайт некоммерческого проекта [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://alexandr4784.narod.ru/index.html. – Дата доступа : 27.03.2013.
2. Гейзенберг, В. Шаги за горизонт. Перевод с нем. / В. Гейзенберг. – М.: Прогресс, 1987. – 368 с.
3. Гейзенберг, В. Физика и философия. Часть и целое. Перевод с немецкого /  В. Гейзенберг. – М: Наука, 1989. – 400 с.
4. Готт, В.С. Философские проблемы современной физики / В. С. Готт. – М.: Высш. шк., 1988. – 343 с .
5. Материал из Википедии // Свободняя энциклопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://ru.wikipedia.org/wiki/Гейзенберг,_Вернер. – Дата доступа : 25.03.2013.