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.

---

Эту заинтересованность в практическом применении науки часто ложно истолковывают как тривиальное желание ученого нажить достаток, заработать деньги. Бывает, разумеется, что этот тривиальный мотив играет какую-то роль, причем, естественно, дело всегда зависит от личных качеств ученого. Но не следует преувеличивать значение этого мотива. Существует другой, гораздо более сильный мотив, когда подлинного ученого практическая приложимость его находок увлекает возможностью видеть, что твоя идея «работает», возможностью убедиться, что природа понята тобою правильно. Вспоминаю об одном послевоенном разговоре с Энрико Ферми, незадолго до предстоявшего испытания первой водородной бомбы в Тихом океане. При обсуждении этого плана я дал понять, что перед лицом вероятных биологических и политических последствий от подобного испытания надлежит воздержаться. Ферми возразил: «Но ведь это такой красивый эксперимент». Вот, пожалуй, сильнейший мотив, стоящий за практическим приложением науки: ученому требуется подтверждение от беспристрастного судьи — самой природы, — что он верно понял ее структуру. И ему хотелось бы видеть плоды своих усилий в действии.

В свете названного обстоятельства нетрудно понять мотивы, определяющие направление работы отдельного ученого. Как правило, конкретное исследование опирается на те или иные теоретические идеи и гипотезы, касающиеся интерпретации установленных феноменов. Однако какую именно теорию примет ученый? История науки учит, что та или иная теория избирается обычно не за ее непротиворечивость или ясность, а потому, что ученый надеется лично принять участие в ее разработке и верификации. Желание быть активными участниками события, надежда на результативность личных усилий — вот что ведет нас в науке. Такое желание сильнее нашего рационального суждения о ценности различных теоретических идей. В начале двадцатых годов мы знали, что Бор никак не может быть полностью прав в своей теории атома. Мы догадывались, однако, что его теория указывает верное направление, и надеялись, что сумеем избежать несообразностей и заменить теорию Бора какой-то более удовлетворительной картиной.

Роль традиции в науке, однако, не ограничивается выбором проблемы, и тут я перехожу ко второй части своего доклада. С наибольшей полнотой действие традиции сказывается в более глубоких слоях научного процесса, где ее не так-то уж легко распознать; и здесь прежде всего следует сказать о научном методе. В научной работе нашего столетия мы следуем, по существу, все тому же методу, который был открыт и разработан Коперником, Галилеем и их последователями в XVI и XVII веках. Временами этот метод истолковывают ошибочно, характеризуя его в противоположность умозрительной науке предшествовавших веков как опытную науку. В действительности Галилей отвернулся от традиционной, опиравшейся на Аристотеля науки своего времени и подхватил философские идеи Платона. Аристотелевскую дескриптивную науку он заменил платоновской структурной наукой. Выступая в защиту опыта, он имел в виду опыт, просвеченный математическими связями. Галилей, точно так же, как и Коперник, понял, что, отстраняясь от непосредственного опыта, идеализируя этот опыт, мы можем выявлять математические структуры феноменов и тем самым достигать новой простоты, обретая основу для новой ступени понимания. Аристотель в полном соответствии с непосредственными данными опыта установил, например, что легкие тела падают медленнее, чем тяжелые. Галилей заявил, что в пустом пространстве все тела падают с равной скоростью и что их падение можно описать с помощью простых математических законов. В его эпоху падение тел в безвоздушном пространстве с точностью наблюдать было нельзя; однако тезис Галилея вызвал к жизни новые эксперименты. Новый метод стремился не к описанию непосредственно наблюдаемых фактов, а скорее к проектированию экспериментов, к искусственному созданию феноменов, при обычных условиях не наблюдаемых, и к их расчету на базе математической теории.

Для нового научного метода существенны, таким образом, две характерные черты: стремление ставить каждый раз новые и очень точные эксперименты, идеализирующие, изолирующие опыт и тем самым создающие, по существу, новые феномены, и сопоставление этих феноменов с математическими структурами, принимаемыми в качестве законов природы. Прежде чем выяснять, придерживается ли того же самого метода и наша современная наука, нам следовало бы, пожалуй, вкратце выяснить вопрос, что служило Копернику, Галилею и Кеплеру опорой в их доверии к этому новому пути. Результаты исследования Вейцзеккера заставляют нас, как мне кажется, констатировать, что эта основа была прежде всего теологической[85]. Галилей говорил, что природа, вторая книга Бога (первая — Библия), написана математическими буквами, и мы должны выучить ее алфавит, если хотим ее читать. Кеплер в своей работе о мировой гармонии еще более прямолинеен; он говорит: Бог создал мир согласно своим творящим идеям. Эти идеи суть те чистые архетипические формы, которые Платон называл идеями, и они постигаются человеком в виде математических соотношений. Человек способен понимать их потому, что он сотворен как духовное подобие божие. Физика есть отражение божественных творящих идей, и потому физика есть служение Богу.

Подобное теологическое обоснование или оправдание физики сейчас нам совершенно несвойственно; но мы по-прежнему следуем все тому же методу в силу его исключительной эффективности. Секрет его успеха заключается в возможности повторения экспериментов. Все могут в конечном счете прийти к единому мнению относительно получаемых результатов, поскольку нам известно, что эксперименты, проводимые в строго одинаковых условиях, действительно ведут к одинаковым результатам. Что дело должно обстоять именно таким образом, вовсе не само собой разумеется. Для этого необходимо, чтобы все природные процессы строго подчинялись каузальной зависимости, причинно-следственному порядку. И успешное применение данного вида причинности привело к тому, что с течением времени он был принят в качестве одного из основополагающих принципов науки. Философ Кант указал, что каузальность в этом смысле есть не эмпирический закон, а принадлежность нашего научного метода; она — предпосылка того рода науки, который возник в XVI веке и с тех пор непрерывно развивался.

Из этой господствующей в науке установки вытекает тот постулат, что мы исследуем природу такой, какова она «действительно есть». Мы начинаем с того, что вырабатываем представление о мире, существующем в пространстве и времени и подчиняющемся своим природным законам независимо от наблюдающего субъекта. Поэтому при наблюдении феноменов мы тщательно добиваемся исключения какого бы то ни было влияния со стороны наблюдателя. Ведь когда мы конструируем эксперимент и вызываем к жизни новые феномены, мы уверены, что эти новые феномены на самом деле не нами созданы, что они реально имеют место в природе без нашего вмешательства, а в созданных нами экспериментальных условиях мы лишь изолировали их в целях исследования. Во всех этих отношениях мы пока еще доверчиво следуем традиции, восходящей ко временам Коперника и Галилея.

Но имеем ли мы, собственно, право ей следовать — перед лицом хорошо известных гносеологических проблем квантовой теории? На больших ускорителях мы исследуем, к примеру, столкновение между элементарными частицами и верим, что даже если бы мы не построили эти ускорители, подобные явления все равно происходили бы в земной атмосфере под воздействием космического излучения. Однако что приходит из мирового пространства — волны или частицы — и что они вызовут, интерференционную картину или след? Что в действительности происходит, когда нет наблюдателя, и знаем ли мы, что в данной связи означает слово «действительно»? Это трудные вопросы, и мы видим, что традиция может завести нас в тупик.

Обычно считается, что наша наука эмпирическая и что мы вывели свои понятия и свои математические формулы из опытных данных. Если бы это была безоговорочная истина, мы могли бы, вступая в неисследованную область, вводить только величины, допускающие прямое наблюдение, и устанавливать законы природы с помощью одних лишь таких величин. В молодости я думал, что Эйнштейн в своей теории относительно строго следовал такой философии. Я попробовал соответственно сделать нечто аналогичное в квантовой теории, введя матричное исчисление. Но когда позднее я обсуждал свои проблемы с Эйнштейном, он возразил мне: «Моя философия, возможно, когда-то и была такой, но все равно это чушь. Никогда не удастся построить ни одну теорию на одних только наблюдаемых величинах. От теории зависит, что поддается наблюдению»[86]. Этим он хотел подчеркнуть, что от непосредственного наблюдения — будь то черной линии на фотографической пластинке, будь то разряда в счетчике Гейгера или подобных вещей — мы можем перейти к интересующим нас явлениям только в опоре на теорию и теоретические понятия. Невозможно отделить процесс эмпирического наблюдения от математической структуры с ее величинами. Соотношения неопределенностей явились позднее очевиднейшим подтверждением тезиса Эйнштейна.