Вернер Гейзенбер - Шаги за горизонт

• Название: Шаги за горизонт
• Автор: Вернер Гейзенбер
• Издательство: Прогресс
• Жанр: Философия
• Год: 1987

В. Гейзенберг — один из пионеров современной теоретической физики, который закладывал основы атомной физики. С не меньшей смелостью и глубиной ставил и решал он связанные с нею философские, логические и гуманитарные проблемы.

Сборник составлен на основе двух книг В. Гейзенберга: «Шаги за горизонт» (1973) и «Традиция в науке» (1977). В нем дается теоретико-познавательное, гносеологическое осмысление новейших научных достижений, путей развития теоретической физики.

Издание рассчитано как на философов, так и на широкий круг ученых-естествоиспытателей.

---

Везде, где применение в данном эксперименте законов классической физики приводит к определенному выводу, тот же результат даст и квантовая теория, и экспериментально он тоже будет подтверждаться.

Намеченная здесь модифицированная логика квантовой теории неизбежно влечет за собой модификацию онтологии. Ведь всякому высказыванию, которое оставляет неопределенным, в правой или в левой половине ящика находится атом, соответствует в природе некая ситуация, не отождествимая ни с той, когда атом находится в левой половине, ни с той, когда атом находится в правой половине ящика. Такие соответствующие дополнительным высказываниям состояния Вейцзеккер назвал сосуществующими состояниями, указывая тем самым, что оба альтернативных состояния присутствуют в них в качестве возможностей. Понятие состояния могло бы стать первой дефиницией в системе квантово-теоретической онтологии. Мы сразу же замечаем, что подобное использование слова «состояние», тем более выражения «сосуществующие состояния» столь радикально отличается от принятого в языке материалистической онтологии, что позволительно усомниться в целесообразности используемой здесь терминологии. С другой стороны, если мы понимаем, что слово «состояние» означает скорее возможность, чем действительность, и что его можно просто заменить словом «возможность», получается вполне приемлемое понятие «сосуществующие возможности» — ведь одна возможность может пересекаться с другой или включить ее в себя.

Отсюда видно, что понятие возможности, игравшее столь существенную роль в философии Аристотеля, в современной физике вновь выдвинулось на центральное место. Математические законы квантовой теории вполне можно считать количественной формулировкой аристотелевского понятия «дюнамис» или «потенция». Впрочем, Аристотель не предполагал использовать это понятие для расширения своей логики. Понятие «возможность» довольно-таки удачно занимает промежуточное положение между понятием объективной материальной реальности, с одной стороны, и понятием духовной, а потому субъективной реальности — с другой. Квантово-теоретическая «вероятность» обладает хотя бы частичной объективностью, но если мы истолкуем ее как меру частоты, она будет иметь значение только по отношению к совокупности мысленно представимых событий.

Анализируя проблемы языковых трудностей при описаниях атомарных процессов, нередко сталкиваются с мнением, будто речь здесь идет о предметах, может быть, и интересных для дискуссии между физиками и философами, но слишком специальных и тонких; физики же экспериментаторы, химики и инженеры, работающие в сфере атомной техники, к счастью, могут отвлечься от всей этой проблематики, ибо она не играет никакой роли в решении их практических задач.

Мнение это оправдано лишь в том случае, если практик в самом деле отказывается говорить об атомах. Чтобы сообщить о результатах своих экспериментов, ему действительно не нужно заботиться о правилах квантовой логики. Но как только он захочет что-нибудь сказать о самих атомах или молекулах, как только, к примеру, химик возьмется написать формулу своих химических соединений — а без этого он вряд ли поймет проведенные им эксперименты, — он должен быть готов столкнуться с трудностями квантовой логики. На примере из области химии мы покажем, как нелегко бывает избежать подобных трудностей.

С тех пор как 100 лет назад химик Ф. Кекуле открыл строение молекулы бензола, известно, что она имеет кольцеобразную структуру и состоит из шести расположенных в виде правильного шестиугольника атомов углерода, к каждому из которых присоединен атом водорода. Изображение этой молекулы можно найти во многих учебниках химии. Если спросить химика, как расположены валентные связи в этой молекуле, он ответит, что молекула сцеплена тремя простыми и тремя двойными связями. Если шесть атомов углерода в кольце пронумерованы цифрами от 1 до 6, химик может показать эти связи на изображении молекулы, соединяя, скажем, атомы 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6 двумя валентными штрихами. Зададим теперь следующий вопрос: а не бывает ли так, что двойные связи располагаются между атомами 2 и 3, 4 и 5, 6 и 1? Химик ответит, что и такая возможность столь же реальна, как и первая, что она полностью эквивалентна первой и невозможно установить, какая из них реализована на самом деле. Такой ответ еще не вполне удовлетворителен, поскольку не существует двух однородных и все же различных молекул бензола. На это химик, вероятно, ответит, что молекула как бы колеблется между обеими возможностями. Поскольку же он должен будет признать, что при достаточно низких температурах уже невозможно какое бы то ни было движение или изменение молекулы во времени, он будет вынужден прийти к заключению, что реальную связь следует понимать как своего рода смесь обеих возможностей. Вот так, не вполне сознавая это сам, химик пытается уклониться от квантовой логики. Ведь в повседневной жизни мы просто не в состоянии представить себе, какой смысл вообще имеет понятие смеси двух случаев: одного, когда стол есть, и другого, когда стола нет. Ясно, таким образом, что, если мы собираемся говорить о самих атомарных процессах и не хотим довольствоваться смутными намеками, обращение к квантовой логике неизбежно. Отправляясь мысленно в мир атомов, мы столь же мало сможем ориентироваться в нем с помощью классической аристотелевской логики, как космонавт — с помощью понятий «верх» и «низ». Понятно, впрочем, и то, почему физики до сих пор не применяют квантовую логику систематически, нередко довольствуясь всего лишь образами и сравнениями, с помощью которых им удается ориентировать мысль слушателя в желаемом направлении.

Долгое время казалось, что проблема языка в естественных науках играет вторичную роль. В современной физике это, без сомнения, уже не так. В нашу эпоху люди проникают в отдаленные, непосредственно недоступные для наших чувств области природы, лишь косвенно, с помощью сложных технических устройств поддающиеся исследованию. В результате мы покидаем не только сферу непосредственного чувственного опыта, мы покидаем мир, в котором сформировался и для которого предназначен наш обыденный язык. Мы вынуждены поэтому изучать новый язык, во многих отношениях не похожий на естественный. Новый язык — это новый способ мышления. В итоге естественные науки со всей остротой выдвигают то самое требование, которое в наше время столь явно звучит во многих областях жизни.

Традиция в науке[84]

Празднуя пятисотлетие со дня рождения Коперника, мы вспоминаем о том, что наша сегодняшняя наука продолжает его дело, что направление, намеченное его астрономическими исследованиями, до сих пор во многом определяет научную работу нашей современности. Мы убеждены, что наши современные проблемы, наши методы, наши научные понятия по меньшей мере отчасти вытекают из научной традиции, сопровождающей или направляющей науку в ее многовековой истории. Поэтому вполне естественно спросить, в какой мере наша сегодняшняя деятельность обусловливается или формируется традицией. Проблемы, которыми мы заняты, — избираются нами свободно, исходя из наших интересов и наклонностей, или же они заданы нам определенным историческим процессом? Наши научные методы — насколько мы способны их устанавливать сами с учетом наших целей и насколько мы опять же следуем в них какой-то до нас сложившейся традиции? Насколько мы, наконец, свободны в выборе понятий, служащих для формулировки наших вопрошаний? Научную деятельность вообще только и можно определить таким образом, что она формулирует вопросы, на которые мы желали бы иметь ответы. А чтобы формулировать вопросы, нам нужны понятия, с помощью которых мы надеемся фиксировать феномены. Понятия эти обычно заимствуются из предшествующей истории науки; они уже сами по себе внушают нам ту или иную правдоподобную картину мира явлений. Однако, если мы хотим вступить в какую-то новую область явлений, эти понятия могут неожиданно сработать и в качестве комплекса предрассудков, скорее задерживающих, чем ускоряющих наше движение. Тем не менее нам все равно приходится применять понятия, причем мы поневоле вынуждены обращаться к тем, которые нам предлагает традиция. Я попытаюсь в этой связи рассмотреть влияние традиции прежде всего на выбор проблем, затем — на методологию науки и наконец — на употребление понятий как рабочих инструментов.

Насколько мы связаны традицией при выборе своих проблем? Оглянувшись на историю науки, мы увидим, что периоды интенсивной деятельности сменяются долгими периодами застоя. В Древней Греции философы начали ставить фундаментальные вопросы относительно явлений природы. Задолго до того человек приобрел немалые практические познания; были накоплены важные навыки в архитектуре, в обработке и транспортировке каменных глыб, в кораблестроении и т. д. Однако лишь после Пифагора эти навыки были дополнены научной постановкой вопросов. Пифагор и его ученики открыли значение математических пропорций в природных явлениях, и это привело к великолепному расцвету математики, астрономии и натурфилософии. С закатом греческой науки после эллинистической эпохи, после Птолемея — ее последнего великого астронома — начинается долгий период застоя, тянувшийся вплоть до итальянского Ренессанса. В этот период стагнации снова имело место замечательное развитие практического знания, приведшее арабские страны на высокую ступень цивилизации; однако оно не сопровождалось соответствующим развитием науки, более глубоким истолкованием явлений природы. Только спустя тысячелетие с лишком, после того, как гуманизм и Ренессанс указали путь к большей свободе мышления, а первопроходцы показали возможность расширения освоенной части планеты, открытиями Коперника, Галилея и Кеплера была ознаменована новая фаза научной активности. Эта активность продолжается вплоть до наших дней, и мы не знаем, продержится ли она еще долгое время или уступит место какой-то новой фазе, когда человеческий интерес обратится к совсем другим направлениям.