Cтраница 3
Прежде всего мы должны снова отметить аналогии раздела 5 для гиперинкурсионных систем. Мы уже отмечали, что это напоминает как минимум две интерпретация квантовой механики - Копенгагенскую и многих миров. Дальнейшие исследования ( возможно с аспектами вероятности, введеной в терминах волновой функции) могут подчеркивать аналогию. [31]
Настоящее издание книги Барбары Ловетт Клайн дополнено этой главой, написанной, подобно главе девятой, в форме диалога между двумя вымышленными физиками - Ортодоксовым и Иноверцевым. Первый из них отстаивает как окончательное понимание квантовой механики, достигнутое физиками к 1930 году. Другой, веря в вечный процесс обновления и углубления научных теорий, доказывает возможность дальнейшего развития интерпретации квантовой механики. Клайн, либо получили весьма одностороннее освещение. [32]
В следующей главе мы познакомимся с двумя молодыми людьми, которые работали вместе с Нильсом Бором в тот мрачный и тревожный период атомной физики, когда на повестку дня одна за другой выдвигались новые теории. Имена этих молодых людей - Вольфганг Паули и Вернер Гейзенберг. Их идеи сыграли решающую роль в теории, которая была разработана физиками после расшифровки спектрального кода и получила название копенгагенской интерпретации квантовой механики. Несмотря на огромный вклад, сделанный учеными, теория не названа именами Бора, Паули или Гейзенберга, причем единственную причину этого следует искать в частых встречах физиков-теоретиков. Обмен мнениями, дискуссии и критические высказывания, необходимые для их работы, часто делают почти невозможным связать сделанное открытие с именем какого-то одного ученого. Вот почему в следующей главе, прежде чем познакомиться с Гейзенбергом и Паули, мы заглянем в Копенгаген, в Институт Бора, чтобы в полной мере ощутить ту атмосферу, которая царила в группе молодых физиков, работавших в период с 1920 по 1930 год. [33]
Это тем более досадно, что Френкель, с его живой и артистичной натурой, удивительно тонко и верно чувствовал других людей. Когда он, увлекаясь, рассказывал о ком-нибудь, то, вероятно, сам того не сознавая, нередко создавал великолепные по выразительности и психологизму словесные портреты. О знаменитой дискуссии по поводу интерпретации квантовой механики написано много, но пи одна прочитанная статья и ни одна книга не дали почувствовать то, что дал Яков Ильич. Он словно взял меня с собой, увел в те прошлые, полные захватывающего драматизма годы, показывая и объясняя смысл и значение происходивших событий. [34]
В этом рассуждении, чтобы избежать понятия волны, необходимо было понятия фазы и амплитуды отнести к точке луча. При этом уже разделение луча на два содержит в себе противоречие с поведением фаз при делении волнЛонятия фазы и амплитуды нельзя отнести кточке луча. Противоречие сохраняется и в том случае, когда луч делится с учетом граничных условий для волн. Это означает, что некоторые проблемы интерпретации квантовой механики содержатся уже в классической физике. [35]
Из этих рассуждений ясно видно, что логика квантовой механики проводит жесткое разграничение между двумя классами событий. Собственным предметом квантовой механики является изучение полностью обратимых процессов, начиная от некоторого заданного извне состояния и вплоть до входа в прибор, где происходит сильно необратимый процесс коллапса волновой функции. Волновая механика описывает эволюцию волновой функции и предсказывает лишь вероятности тех или иных результатов измерений. Таким образом, волновая механика - это скорее мощный аппарат для изучения возможностей, чем приземленная теория реально протекающих процессов. В особенности отчетливо это видно в так называемой многомировой интерпретации квантовой механики [24], но мы не будем сейчас отвлекаться на обсуждение этого предмета. [36]
В результате возникает иллюзия, что весь этот вопрос имеет особое общефилософское значение для анализа соотношения между объектом и субъектом в познании. Однако граница между объектом и субъектом в познании находится в пределах сознания и существует независимо от квантовой механики или какой-либо другой физической теории. Это обстоятельство необходимо иметь в виду при оценке различных, особенно экзотических, интерпретаций квантовой механики. [37]
В обычной интерпретации квантовой механики наблюдаемыми являются эрмитовы матрицы или эрмитовы операторы в гильбертовом пространстве. Линейное пространство эрмитовых матриц не замкнуто относительно обычного произведения ху, но замкнуто относительно симметризованного произведения х - у. Программа, предложенная Йорданом, состояла в том, чтобы вначале выделить основные алгебраические свойства эрмитовых матриц в терминах операции х - у, а затем изучить все алгебраические системы, удовлетворяющие этим свойствам. Авторы надеялись, что при этом будут найдены новые алгебраические системы, дающие более подходящую интерпретацию квантовой механики. В качестве основных свойств ими были выбраны тождества ( 5) и ( 6), которым удовлетворяет операция х - у. Хотя на этом пути новых существенных обобщений матричного формализма квантовой механики найти не удалось, введенный авторами класс алгебр привлек внимание алгебраистов. [38]
Общая теория относительности и квантовая теория развивались одновременно и независимо, не имея между собой точек соприкосновения. Барбара Клайн переносит место действия своего рассказа то в Швейцарию, к Эйнштейну, то в Данию, к Бору. И хотя рассказ о работе этих двух физиков не может быть вплетен в единую нить повествования, читатель тем не менее имеет полное представление о каждом из этапов их работы. И лишь последняя глава, относящаяся к тому времени, когда по сути дела было завершено построение и общей теории относительности, и копенгагенской интерпретации квантовой механики, посвящается встрече двух великих физиков Альберта Эйнштейна и Нильса Бора и их дискуссии по фундаментальным философским проблемам естествознания. [39]
Сегодня физики продолжают почти непрерывно спорить о философском смысле картины, оказавшейся столь эффективной в повседневной физической практике. При этом они, как правило, исходят из концепции, развитию которой положили начало работы Борна. Однако следует отметить, что довольно значительное число ведущих физиков старшего поколения, работавших до 1925 г., не согласились принять тот образ мысли, который предлагался этой интерпретацией атомной физики. Среди них по меньшей мере четверо принадлежат к числу основателей квантовой теории: Планк, Эйнштейн, де Бройль и Шредингер. В течение многих лет Борн затратил немало времени и сил на то, чтобы достигнуть согласия по философской интерпретации квантовой механики с Шредингером и особенно с Эйнштейном, который до самой своей смерти ( об этом мы уже говорили) оставался его близким другом, несмотря на острое расхождение в этом вопросе. Вряд ли есть необходимость вникать в историю их спора; скажем только, что не затихавшая с годами дискуссия Борпа и Эйнштейна была в одной из самых активных своих стадий как раз в период выхода Борна в отставку с эдинбургской кафедры. Хотя попытки Борна отвести эйнштейновскую критику статистической интерпретации квантовой механики оказались недостаточными для преодоления затруднений Эйнштейна во всей глубине, их результатом на этом позднем этапе научной карьеры Борна был свежий подход к общей проблеме, потребовавшей совершенно оригинального анализа. Он показал, что и в классической статистике практическая невозможность разумного сопоставления любому наблюдаемому процессу каких-то точных начальных условий приводит к возникновению многих черт, весьма типичных для квантовомеха-нического подхода. [40]
В ней динамические переменные присутствуют как некоммутирующие величины. Для физиков эта идея была поразительной, и им было очень трудно к ней привыкнуть. Как я слышал, сам Гейзенберг, осознав, что произведение и на v не равно произведению v на и, подумал, что его теория должна быть неверной. Чтобы продолжить работу, ему понадобилось решительное ободрение со стороны его профессора, Макса Борна. Необходима специальная интерпретация квантовой механики, и эта интерпретация оказалась статистической по своей природе. [41]
Диалектическое противоречие между полевой и корпускулярной формами материи на уровне мышления выступает как противоречие между непрерывным и дискретным. Анализом этого противоречия занимались философы и ученые на продолжении всей истории интеллектуального развития человечества. Его содержание было выяснено в рамках диалектического метода. В физической реальности это противоречие снимается квантовым объектом, взятым в диалектическом единстве его противоположностей. Создание физической теории такого объекта, получившей название квантовой теории, является не только крупнейшим шагом в развитии физики, но и весьма важным событием в интеллектуальном прогрессе человечества, все последствия которого в настоящее время невозможно предугадать. Это становится очевидным, если вспомнить, что после создания квантовой механики многие даже выдающиеся физики продолжали мыслить в рамках рефлектирующего сознания, которому чуждо понимание отсутствия тождественности между диалектическим единством и наличностью его противоположностей. Об этом свидетельствует появление таких теорий, как теория скрытых параметров, волны-пилота и другие неудавшиеся попытки интерпретации квантовой механики, а также ее различные широко известные парадоксы. Это показывает, что развитие общефилософских и гносеологических проблем, стимулированных квантовой механикой, является задачей не только физиков. Это развитие обусловливается диалектическим взаимодействием конкретного знания и общефилософских и гносеологических категорий. [42]