Зачем понадобилось касаться вопросов, относящихся к философии Лосского, в реферате посвященном философским проблемам квантовой механики?
— Во-первых, нельзя не упомянуть выдающегося представителя отечественной философии XX века — Николая Онуфриевича Лосского (1870 - 1965), и тем самым взглянуть на квантовую механику глазами советского философа;
— и, во-вторых, те или иные философские идеи могут иметь эвристическую ценность для физика (или представителя любой другой науки): вспомним хотя бы "философскую программу" Гейзенберга 1925 года [16], которая вылилась в матричную механику.
Нужно ещё отметить, что сам Лосский, по-видимому, не использовал в своих работах материал квантовой механики. Квантовая механика сформировалась в конце 1920-х гг., и при жизни Лосского, похоже, ещё не было написано книг, в которых идеи квантовой механики были бы изложены понятным для нефизика языком.
Формальный математический аппарат квантовой механики, созданный в 1925-27 гг., с тех пор проник чуть ли не во все разделы физики и смежных дисциплин и принадлежит к числу наиболее прочно установленных и устоявшихся физических истин. Но некоторые принципиальные вопросы квантовой механики остаются до сих пор открытыми, что выражается в том, что нет общепринятой интерпретации квантовой механики, а число предложенных интерпретаций - около десятка. Различие взглядов на вопрос интерпретации квантовой механики принято связывать с различием философских установок: так, о "копенгагенской интерпретации" иногда говорят как о проявлении позитивизма и т. д. Так как разные философские точки зрения позволяют по-разному взглянуть на принципиальные моменты квантовой механики, то можно считать оправданной попытку взглянуть на квантовую механику "с точки зрения философии Лосского". Это первый вопрос, который хотелось бы затронуть здесь.
Второй вопрос таков: как правило, считается, что предмет философии составляют такие вещи, которые выходят за рамки доказуемого или опровержимого естественнонаучными методами. Но рассмотрим, например, утверждение Лосского о том, что "интенциональные акты внимания, различения и т. п., направленные на предмет, ничего не меняют в нём; поэтому мы знаем предметы в подлиннике, т. е. такими, как они существуют независимо от нашего я и нашего познавания" [17].
И, наконец, можно было бы в квантовой механике искать какие-нибудь аналогии, иллюстрирующие те или иные положения Лосского.
1. Индетерминизм квантовой механики, т. е. неполная заданность дальнейшего поведения квантовомеханической системы её состоянием в данный момент (а также всей её предысторией), имеет следующие характерные черты. Во-первых, он не может быть сведён к неполноте информации, т. е. к наличию у квантовой системы каких-то неизвестных нам "скрытых параметров", влияющих на поведение системы [18]. Во-вторых, хотя поведение квантовой системы может быть непредсказуемым, но оно всегда подчиняется абсолютно точным статистическим закономерностям. Например, невозможно предсказать, когда распадётся данный атом радия; но если мы имеем грамм радия, то мы можем совершенно точно предсказать число атомов, которые распадутся за тот или иной отрезок времени.
В философии Лосского индетерминизм имеет важное значение: каждое событие, согласно Лосскому, есть индивидуальный творческий акт, производимый тем или иным субстанциальным деятелем, а все предшествующие события могут служить только поводом к совершению данного события; поэтому в одинаковых ситуациях не обязаны происходить одни и те же события. Можно ли считать, что индетерминизм квантовой механики - это проявление того индетерминизма, который постулируется Лосским? То, что он не объясняется неполнотой информации о состоянии квантовой системы, говорит в пользу того, чтобы приписать этот индетерминизм свободной воле деятелей. Но, с другой стороны, тогда непонятно, откуда берутся статистические закономерности в квантовой механике. Если свободная воля деятелей подчиняется строгим статистическим закономерностям, то это выглядит довольно странно и необычно, и возникает вопрос: свободна ли эта воля? Если же статистические закономерности содержатся в поводах, предоставляемых внешним миром, то никакого индетерминизма не остаётся. Таким образом вопрос о том, имеет ли какое-то отношение индетерминизм Лосского к индетерминизму квантовой механики, остаётся открытым.
Индетерминизм обычно рассматривается как отсутствие причинности, т. е. как возможность событий, не имеющих причины. У Лосского, однако, индетерминизм вполне сочетается с причинностью: причинность у него выражается в обусловленности всех материальных и психических явлений вневременными субстанциальными деятелями, а индетерминизм есть проявление свободной воли этих деятелей. Заметим в этой связи, что, как известно, многие выдающиеся физики, сами внесшие огромный вклад в создание квантовой механики, - Эйнштейн, де Бройль, Шрёдингер - не приняли квантовую механику в том виде, который она приобрела с 1927 года, из-за её индетерминистического характера; они считали, что такая квантовая теория, несмотря на полное согласие с экспериментом, может быть только каким-то временным этапом. Однако настоящая причина этого неприятия, если разобраться, - не индетерминизм, а отсутствие причинности в квантовой механике - отказ от причинности, по-видимому, воспринимался ими как насилие над всей научной идеологией. Поэтому кто знает, может быть, мировоззрение Лосского могло бы примирить их с квантовой механикой.
2. Особенность квантовой механики, которую можно назвать "несепарабельностью" [19], состоит в том, что состояние квантово-механической системы, состоящей, например, из двух частей, не сводится к состояниям её частей (то есть если мы знаем состояния обеих частей, то это ещё не значит, что мы знаем состояние всей системы), даже если эти части разнесены на такое расстояние, что между ними нет взаимодействия. Наиболее известная иллюстрация этого свойства - мысленный эксперимент Эйнштейна - Подольского - Розена - в одном из вариантов выглядит так. Позитроний (это нечто вроде атома водорода, только вместо протона - позитрон), находящийся в том состоянии, в котором его спин равен нулю, распадается с течением времени на два фотона, которые разлетаются в противоположных направлениях [19]. У фотона есть свойство быть "левым" или "правым" (это одно из проявлений поляризации фотона); возможен в принципе эксперимент, позволяющий отличить левый фотон от правого. Свойство системы, состоящей из этих двух фотонов, не сводящееся к сумме свойств каждого из фотонов по отдельности, можно сформулировать так: если над каждым из фотонов произвести эксперимент по определению его "левизны" или "правизны", то результат эксперимента покажет либо что оба фотона правые, либо что оба фотона левые [20].
О таких свойствах целого в квантовой механике, не сводящихся к свойствам частей, иногда говорят как о "несиловом взаимодействии" или "нелокальных корреляциях". Возможность существования таких корреляций выражается формально в том, что состояние системы двух частиц описывается функцией от их координат, не сводящейся в общем случае к комбинации двух функций, каждая из которых зависит только от координаты одной из частиц. В качестве примера более сложных "нелокальных корреляций" упомянем о квантовом компьютере. Идея квантового компьютера, правда, пока ещё не реализованная, появилась в середине 1980-х гг. и состоит в предложении использовать для обработки информации квантовую систему, состоящую из большого числа простых подсистем - "квантовых битов". Наличие нелокальных корреляций между "квантовыми битами" позволило бы хранить и обрабатывать в такой системе поистине невообразимое количество информации, а это дало бы возможность осуществить некоторые алгоритмы, которые невозможно реализовать на обычном компьютере.
Но вернёмся к Лосскому. Существенный момент в "органическом" мировоззрении Лосского - утверждение о целостности всего мира и отдельных его составных частей, о несводимости целого к частям и о подчинении целого более высшим закономерностям, чем частей по отдельности. Эта целостность связана с тем, что каждое целое есть проявление некоторого деятеля, более развитого по сравнению с деятелями, формирующими части этого целого. Поэтому возникающие в квантовой механике нелокальные корреляции следует понимать с точки зрения Лосского как проявления некоего объединяющего части системы начала. Например, в упомянутом выше варианте эксперимента Эйнштейна - Подольского - Розена таким объединяющим началом будет позитроний, из распада которого произошли рассматриваемые два фотона. Если бы фотоны произошли из разных источников, никак не связанных между собой, то никаких корреляций бы не было. Правда, существование позитрония относится к прошлому, и во время проведения эксперимента никакого позитрония уже нет; однако, согласно Лосскому, то начало, которое даёт целостность, принадлежит к конкретно-идеальному бытию - оно вневременно, так что неудивительно, что оно может проявляться и после прекращения существования позитрония.
3. В квантовой механике понятие траектории микрочастицы теряет смысл. Поэтому в системе одинаковых взаимодействующих микрочастиц, например электронов, не существует способа, как установить соответствие между каким-либо электроном в один момент времени и электроном в другой момент (т. е. как проверить, "один и тот же" это электрон или нет); другими словами, электроны невозможно "перенумеровать" так, чтобы "нумерация" сохранялась в процессе их взаимодействия друг с другом. Поэтому в квантовой механике имеет место принцип о неразличимости, или тождественности, микрочастиц одинакового сорта [21].
Квантовомеханическая тождественность частиц проявляется формально в требовании, чтобы волновая функция системы частиц была симметричной либо антисимметричной (в зависимости от сорта частиц); на опыте она проявляется, например, в принципе запрета Паули, в своеобразном "обменном взаимодействии" между электронами [21], в интерференционных эффектах при столкновениях одинаковых частиц [21], в сверхтекучести и сверхпроводимости и т. д.
Так как в системе одинаковых взаимодействующих частиц, например электронов, невозможно отличить проявления одного электрона от проявлений другого, то высказывалась даже и такая идея, что на самом деле существует только один электрон. В переводе на "язык" системы Лосского это нужно понимать, видимо, так, что каждый электрон не связан со своим индивидуальным субстанциальным деятелем, а существует один деятель, проявляющийся в каждом электроне. Однако такому субстанциальному деятелю "вселенского масштаба" вряд ли нашлось бы место в системе Лосского, и, скорее всего, придётся остановиться на том, электронные процессы есть проявления большого числа деятелей, по числу электронов. Тогда из вышесказанного следует, что эти деятели должны быть сами в некотором смысле слиты в одно целое. И действительно, система Лосского предусматривает такую возможность - в ней развито понятие единосущия, которое применительно к субстанциальным деятелям примерно это и означает; кроме того, согласно Лосскому, на самом деле нельзя даже сказать, много этих деятелей или один. Однако здесь мы уже попадаем в область "металогического".
Далее, попытаемся понять, каков статус, например, идеи электрона. Всё идеальное Лосский подразделяет на конкретно-идеальное, к которому относятся субстанциальные деятели - живые существа, и отвлечённо-идеальное. Согласно вышесказанному, идея электрона подпадает под рубрику отвлечённо-идеального. Далее, из всего отвлечённо-идеального бытия Лосский выделяет совокупность "формальных идеальных основ мира", составляющих "отвлечённый логос" [18].
Та идея, в соответствии с которой субстанциальные деятели проявляют себя как электроны, должна быть общей им всем в такой степени, чтобы проявления нескольких субстанциальных деятелей нельзя было отделить друг от друга. Поэтому её, по-видимому, следует отнести в состав "отвлечённого логоса", т. е. к тем идеям, которые обеспечивают единство мира и космический порядок. Таким образом, квантовомеханическое свойство неразличимости электронов должно выражаться в философии Лосского, по-видимому, в том, что идея электрона (а также нейтрона, атома водорода и т. п.) по своему смыслу ближе к идеям времени и пространства, к математическим идеям, чем, например, к идее горы или человека.
Нужно отметить, что тождественность свойственна только микрообъектам: элементарным частицам, атомам, квазичастицам, молекулам и т. п. С некоторой натяжкой можно говорить о тождественности больших молекул (скажем, молекул какого-нибудь конкретного белка, например, гемоглобина) или кластеров, состоящих из большого числа атомов; однако вряд ли можно обнаружить эффект, в котором бы она проявлялась, так как такие объекты уже достаточно велики, чтобы иметь хорошо определённую классическую траекторию. Когда мы переходим к макроскопическим объектам, то тождественность (в указанном смысле) уже теряет смысл, потому что такие объекты (камни, люди, планеты и т. п.) существуют в единственном экземпляре.
4. С индетерминизмом квантовой механики связана другая её особенность: если некоторая физическая величина может принимать в разных состояниях определённой квантовомеханической системы различные значения, то существуют и такие состояния этой системы, в которых данная величина не имеет определённого значения [21]. Это значит, что результат измерения данной величины в некоторых состояниях системы является непредсказуемым и представляет собой случайную величину, все математические характеристики которой однозначно задаются состоянием. Например, положение электрона в основном состоянии атома водорода является неопределённым, но вероятность обнаружения его в заданной области пространства строго задаётся волновой функцией электрона в основном состоянии. Как известно, существует связь между неопределённостями различных физических величин в одном и том же состоянии квантовомеханической системы - так называемые соотношения неопределённости.
Так же, как и свойство тождественности и наличие нелокальных корреляций, неопределённость физических величин присуща только микроскопическим системам, причём из принципа неопределённости следует, что для любого состояния такой системы найдётся величина, которая в этом состоянии не имеет определённого значения [22]. Совсем другая ситуация имеет место в макроскопических системах - у таких систем существуют состояния, в которых все макроскопические величины принимают определённые значения (с точностью до погрешности в определении данной величины); это потому, что неопределённость, требуемая принципом неопределённости, для макроскопических величин мала по сравнению с ошибкой определения данной величины.
Более того, никогда не наблюдается таких состояний, в которых какая-нибудь макроскопическая величина (например, положение стрелки на шкале прибора, цвет какого-то предмета, плотность и температура газа) имела бы заметную неопределённость. Например, никто не видел такого состояния часов, в котором они показывают или один час, или четыре часа. Однако такое состояние должно быть возможным, если рассматривать часы как квантовомеханическую систему: из двух состояний часов, в одном из которых они показывают час, а в другом - четыре, можно получить путём суперпозиции такое состояние часов, в котором их показание неопределённо - один час или четыре.
Если придерживаться точки зрения интуитивизма, то придётся исключить возможность существования таких состояний какого-либо объекта, в которых какая-нибудь макроскопическая величина неопределённа. Действительно, согласно интуитивизму, субъект может ощущать предметы внешнего мира такими, какие они есть, никак при этом не влияя на них, а только направляя на них свои интенциональные акты. Таким образом, посредством актов различения он в принципе всегда может определить, например, жёлтая эта стена или зелёная, и таким образом достичь какой угодно степени определённости относительно любой макроскопической величины. Итак, хотя квантовая механика допускает существование состояний с макроскопической неопределённостью, но, согласно интуитивизму, такие состояния никогда не реализуются.
Как могло бы возникнуть состояние с макроскопической неопределённостью, показывает шрёдингеровский парадокс с кошкой. А. Садбери в книге "Квантовая механика и физика элементарных частиц" описывает его так: "Пусть кошка закрыта в ящике вместе со следующим "адским устройством": один атом радиоактивного вещества с периодом полураспада, равном 1 часу... помещён рядом с гейгеровским счётчиком, который включен в такую схему, что, когда в нём происходит разряд, запаянная стеклянная ампула разбивается и из неё вытекает ядовитый газ, убивающий кошку" [19]. Состояние кошки по прошествии часа будет неопределённым - неясно, жива она или мертва.
В описанном мысленном эксперименте содержится одно неявное допущение: предполагается, что начальные состояния радиоактивного атома и кошки независимы друг от друга (отсутствуют корреляции между начальными состояниями атома и кошки). Можно предположить, что возможны такие корреляции между исходными состояниями, что кошка в любой момент времени будет или определённо жива, или определённо мертва, и в таком случае нет противоречия между квантовой механикой и интуитивизмом.
Метафизика Лосского предусматривает возможность корреляций в начальном состоянии системы. Действительно, согласно Лосскому, все субстанциальные деятели неразрывно связаны друг с другом - между ними существует гносеологическая координация. Поэтому не представляется невероятным, что проявления всех деятелей на материальном плане координированы между собой, а это и означает, что возможны корреляции между состояниями, например, кошки и атома.
5. В классической физике не возникало вопроса о влиянии наблюдателя на наблюдаемое физическое явление: наблюдателя всегда можно было рассматривать как нечто постороннее по отношению к наблюдаемой физической системе, он никак на систему не влияет, и только направляет свои "интенциональные акты", как сказал бы Лосский (при этом наблюдатель, конечно, использует разные инструменты, но их воздействие можно в принципе свести до сколь угодно малой величины). Другое дело в квантовой физике: здесь надо учитывать, что инструмент наблюдения возмущает наблюдаемую систему, и при наблюдении состояние системы существенно изменяется. Мало того, оказывается, что состояние единичной квантовой системы не может быть определено экспериментально, и только если мы имеем много экземпляров такой системы, находящихся в одном и том же состоянии, то можно определить это состояние, проведя множество экспериментов. Например, если мы измерили поляризацию фотона и нашли, что он поляризован в плоскости xz, то это ещё не значит, что он был поляризован в плоскости xz; он мог быть, например, циркулярно поляризован или поляризован в плоскости, проходящей под углом к xz. Если же имеется поток фотонов в одинаковом состоянии, например, идущий от лазера, то можно, вращая поляризатор и производя другие манипуляции, определить с любой точностью состояние этих фотонов.
Всё это ставит под угрозу постулат Лосского о том, что "мы знаем предметы в подлиннике, т. е. такими, как они существуют независимо от нашего я и нашего познавания" [17], так как оказалось, что никак нельзя измерить состояние единичной квантовой системы. Однако спросим, что же такое состояние квантовой системы? Формально состояние задаётся некоторой функцией от положений входящих в систему частиц ("волновой функцией"), или набором чисел ("вектором состояния"), или так называемой "матрицей плотности". А с экспериментальной точки зрения, согласно взглядам, восходящим к Бору, состояние - это не более чем указание на способ приготовления данной системы: разные способы приготовления отвечают разным состояниям. Например, если мы держали атом водорода вдали от других атомов и от источников света в течение достаточно долгого времени, то мы говорим, что мы приготовили атом водорода в основном состоянии. Если так считать, то познающий субстанциальный деятель может, направив своё внимание на процесс приготовления данной системы (это всегда возможно, так как для актов внимания нет принципиальных ограничений во времени или в пространстве), получить всю информацию о её состоянии. Итак, даже состояние квантовомеханической системы возможно знать "в подлиннике", несмотря на невозможность его экспериментального определения.
Заключение
В квантовой механике существует несколько противоречивых концепций. Не удивительно, что некоторые ученые скептически настроены по отношению ко всей теории в целом. Однако квантовая механика доказала свою ценность во многих аспектах. Только она убедительно объясняет действие транзисторов и лазеров, радиоактивность, существование химических квантовых чисел, магнитные эффекты и многие другие явления. Несмотря на глупые и кощунственные интерпретации, квантовая механика вовсе не вступает в конфликт с другими теориями. Никто не знает, выдержит ли квантовая механика проверку временем, или ей на смену придет абсолютно иная теория. Пока же она проливает свет на глубинные процессы мироздания. Основатель квантовой механики Макс Планк высказал это мнение в своей речи 1937 года. По его словам, наука и религия вместе ведут "неустанную борьбу против скептицизма и догматизма, против безверия и суеверия", с целью: "К Богу!".
Литература
1. Лакатос И. История науки и ее рациональные реконструкции // Структура и развитие науки. М.: Прогресс, 1978. С. 222.
2. Фейерабенд П. Избранные труды по методологии науки. М.: Прогресс, 1986. С. 361.
3. Речь идет о логико-математической точности. В философии имеется своя точность, которая эксплицируется, скажем, феноменологией.
4. Гейзенберг В. Физика и философия. М.: ИЛ, 1963. С. 102-103. Пер. с нем. И.А. Акчурина и Э.П. Андреева.
5. Дышлевый П.С., Свириденко В.М. О принципе наблюдаемости и концепции дополнительности // Методологические проблемы теории измерений. Киев: Наукова думка, 1966.
6. Алексеев И.С. Концепция дополнительности: историко-методологический анализ. М.: Наука, 1978.
7. Дышлевый П.С. Объект, субъект и условия познания в физике // Методологические проблемы теории измерений. Киев: Наукова думка, 1966.
8. Марков М.А. О природе физического знания // Вопросы философии. 1947. № 2.
9. Алексеев И.С. Цит. соч.
10. Пахомов Б.Я. Способ применения научного знания, строение теории и принцип дополнительности // Принцип дополнительности и материалистическая диалектика. М.: Наука, 1976. С. 232.
11. Паули В. Физические очерки. М.: Наука, 1975. С. 52. Пер. Ю.А. Данилова и А.А. Сазыкина.
12. Бор Н. Избранные научные труды. М.: Наука, 1971. Т. 2. С. 186.
13. Поппер К. Квантовая теория и раскол в физике. М.: Логос, 1998. С. 127. Перевод, послесловие и комментарии А.А. Печенкина.
14. Шрёдингер Э. Избранные труды по квантовой механике. М.: Наука, 1967. С. 237.
15. Мандельштам Л.И. Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике. М.: Наука, 1972. С. 325-388.
16. Кляус Е. М., Франкфурт У. И., Френк А. М. Нильс Бор. М.: Наука, 1977.
17. Лосский Н. О. Интуитивизм // Лосский Н. О. Учение о перевоплощении. Интуитивизм. М., 1992. С. 136-206.
18. Лосский Н. О. Чувственная, интеллектуальная и мистическая интуиция // Лосский Н. О. Чувственная, интеллектуальная и мистическая интуиция. М., 1999. С. 135-288.
19. Садбери А. Квантовая механика и физика элементарных частиц. М.: Мир, 1989.
20. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике (вып. 8, 9). М.: Мир, 1978.
21. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика. М.: Наука, 1989.
22. Лосский Н. О. Учение о перевоплощении // Лосский Н. О. Учение о перевоплощении. Интуитивизм. М., 1992. С. 10-134.