Формирование полиинтерпретационной квантовой парадигмы

Сегодня, по истечении более чем семи десятилетий после формулировки и всеобщего признания копенгагенской версии квантовой механики, можно задать важный исторический и социологический вопрос о том, как стандартная (копенгагенская) теория установила свою гегемонию. Вообще говоря, спектр вопросов может быть значительно расширен. Ждут своего ответа, например, также следующие вопросы: как и почему вероятностные аргументы стали основными в КМ? Как и почему различные точки зрения вводились и получали аргументацию? Почему на вид они были так эффективны и убедительны? Беллер считает, что попытки найти ответ на эти вопросы приводит нас к необходимости тщательного анализа идеи неизбежности акаузальности, о чем говорили, в частности, Бор и Гейзенберг[16].

И сегодня, спустя 100 лет после появления идеи кванта сохраняется необходимость анализа оснований этой теории, дальнейшего осмысления выводов из мысленных экспериментов, которые легли в ее основу. Для решения проблем существования полиинтерпретационного квантового феномена необходимо не раз возвращаться к анализу оснований КТ и к первым дням ее создания, поскольку можно выдвинуть предположение, что именно они являются источником тех фундаментальных оснований (предпосылок), которые привели к ситуации ПИКП.

Важнейшим фактором, позволяющим понять саму возможность появления ПИКП, является то, что формализм квантовой механики не идентичен копенгагенской интерпретации и не нуждается в ее включении[17]. Отсюда следует возможность альтернативы, наблюдательно эквивалентной теории, основанной на этом формализме. Эта возможность была доказана большинством уже появившихся альтернативных и обобщающих интерпретаций. В некотором смысле, например, работа Д.Бома 1952 года может рассматриваться в этой связи как упражнение в логике: он предоставил доказательство того, что копенгагенская догма не была единственной логической возможностью, совместимой с фактами. Бом воспринял формализм квантовой механики и показал, что некоторое другое теоретико-концептуальное построение не противоречит КТ. В принципе, реализацию такой возможности можно рассматривать в качестве одной из задач интерпретации. В то же время, полиинтерпретационный характер фактического существования КМ, по существу, опровергает веру Бора в «замкнутость, окончательность, неизбежность и невозможность альтернатив»[18]. Кроме того, Бор «искренне верил, что его анализ КТ является единственно возможным». Означает ли это, что уже само существование ПИКП опровергает возможность создания единственной трактовки в КТ?

Характерной особенностью становления КМ, которая послужила предпосылкой формирования ПИКП, было и то, что уже само формирование основ КМ сопровождалось параллельной формулировкой сразу нескольких подходов, которые, в принципе могли лечь в основу этой теории. В частности, практически одновременно с вероятностной трактовкой шли работы по созданию детерминистической версии. Вообще говоря, в самый первый период формирования основ КМ, наряду с вероятностным (индетерминистическим) подходом копенгагенской школы и причинно-реалистическим альтернативным подходом Эйнштейна и ряда других физиков, можно отдельно выделить в качестве интерпретации особого рода концепцию волны-пилота де Бройля в связи со специфическим статусом самой идеи волны-пилота. Причем попытки Л. де Бройля раскрыть детерминистическое содержание квантовых закономерностей относятся еще к периоду с 1924 по 1927 гг. Напомним, что Гейзенберг сформулировал матричную механику в 1925 г, а Шредингер создал волновую механику в 1926 г. Таким образом, многовариантная интерпретативность КМ проявилась практически сразу же, что естественным образом ставит вопрос о том, является ли этот факт физической многозначности ее неотъемлемой природой или вызван какими-то другими обстоятельствами.

Многие из аргументов, которые были приняты в качестве решающих в более раннем периоде, сегодня нередко рассматриваются в качестве внешних или, по крайней мере, далеких от того, чтобы быть логически неотразимыми. К подобной аргументации относятся, в частности, формулировки некоторых собственных позиций Гейзенбергом, Бором и Борном относительно невозможности причинной и образно представимой квантовой теории на пространственно-временном фоне, которые вскоре превратились в неразрушимую догму. Это и «опровержение» Паули де бройлевской модели волны-пилота; и фон неймановское «доказательство» невозможности скрытых переменных в квантовой механике; и эйнштейновская убежденность в том, что введение нелокальности в квантовую механику может сделать невозможной науку в том виде, как мы ее знаем и привести к явному конфликту между квантовой нелокальностью и относительностью[19]. Основанием для такого критического отношения к точкам зрения основателей послужили в первую очередь работы Д.Бома, а также многочисленные результаты последних исследований.

Заслуживает особого внимания непоследовательность и неоднозначность процедуры отказа создателей КМ от причинности. Первая достаточно определенная позиция Гейзенберга против каузальности появилась в статье 1927 г. В ней Гейзенберг, в ответ на упреки Шредингера в неинтуитивности матричной механики, восстановил обычное пространство-время и вернулся к наглядности (визуализации) частиц в пространственно-статистических терминах. В первоначальной форме матричной теории элементы матрицы понимались исключительно в электромагнитной форме и связывались с частотой, интенсивностями и поляризациями испущенного атомом излучения. «Никто не помышлял делать какие-либо индетерминистические выводы из факта, что матричные элементы представляли вероятности перехода»[20]. Многие теоретики, включая Борна и Йордана, не исключали, что это могло быть временной слабостью теории – позиция близкая эйнштейновской. В ноябре 1925 г Паули декларирует в письме к Бору, что удовлетворительная физическая теория не должна содержать вероятностных понятий в своих фундаментальных предположениях. В начале 1927 г, как раз перед появлением статьи о неопределенности, Йордан доказывал, что пока КТ нередуцируема к теории независимых элементарных вероятностей, нельзя выносить вердикт по проблеме детерминизма. Не удивительно, что и М.Борн в первое время не был убежден в том, что его статистическая интерпретация волновой функции имела какое-либо далеко идущее философское объяснение. Многие теоретики, включая Гейзенберга, вначале также не выражали веры в априорный статус прерывности квантовых процессов и квантового постулата Бора. Более того, Гейзенберг вначале даже радовался, что его матричная теория не постулирует дискретные энергетические уровни догматически: их существование вытекало из математического формализма. Гейзенберг, Йордан и Борн описывали это как «значительное преимущество» новой матричной механики по сравнению со старой КТ[21].

Двусмысленность и противоречивость («несогласованность» – inconsistensy) понятия неконтролируемого воздействия измерения на явление, по-видимому, также лежат в основе желания исследователей выйти за рамки противоречивости, а, следовательно, ведут к поискам новой интерпретации. «Понятие возмущения является несогласованным, поскольку предполагает существование объективно точных значений, которые изменяются при измерении в противоположность желаемому выводу об их индетерминизме»[22]. Следовательно, в качестве еще одной особенности формирования ПИКП следует считать неоднозначность понятий и некоторых представлений, которая имела место в первую очередь у основателей КМ.

Важным моментом, повлиявшим на формирование полиинтерпретационной парадигмы (ПИ-парадигмы), явилось стремление сторонников копенгагенской интерпретации решать задачи в первую очередь локального контекста. Так, согласно М.Беллер, «сторонники копенгагенской интерпретации и коллективно и индивидуально не имеют согласованной точки зрения (позиции) по проблеме реализма-антиреализма, и используют различные, часто противоречивые аргументы, зависящие от локального контекста»[23].

Возможно, еще одной причиной возникновения многообразия интерпретаций является частая смена (вплоть до радикальной реверсивности) взглядов основателей стандартной КМ, прежде всего Бора и Гейзенберга, что породило определенные сомнения у ряда последователей[24]. И действительно Бор еще в 1937 году сомневался в окончательности и универсальности вводимых ими положений. Подобное сомнение М. Беллер, например, видит в следующих его словах, касающихся возможного «непонимания принципа неопределенности, если пытаться выражать его утверждениями типа «положение и импульс не могут быть измерены одновременно с произвольной точностью» …такая формулировка не исключает возможность будущей теории, которая будет рассматривать оба свойства»[25].

С одной стороны, сомнение – это обычный спутник любого процесса познания, особенно фундаментального. Поэтому усугублять его негативную сторону особого смысла не имеет. И даже звучащий максималистски принцип Р.Декарта: «Подвергай все сомнению!» разумнее понимать методологически существенно мягче, как императив более тщательного анализа всех элементов проблемы и нацеленности на постоянный поиск более глубокого содержания, чем как пессимистически-нигилистическую руководящую установку в исследованиях.

Одним из факторов, способствующих поиску новых трактовок, явилось по словам Д.Бома то, что «… обычная интерпретация заставляет нас отказаться от возможности хотя бы мысленно представить себе факторы, определяющие поведение индивидуальной системы в квантовой области, причем удовлетворительного доказательства необходимости такого отказа не существует»[26]. Одним из ярких и жестких утверждений подобного рода можно рассматривать слова Гейзенберга: «Идея объективного реального мира, чьи самые маленькие части существуют объективно в том же самом смысле как камни или деревья, независимо от того, наблюдаем мы их или нет... является невозможной». (Гейзенберг 1958,129)

Вероятно, одной из причин, определивших формирование ПИ-парадигмы, является также метод угадывания (назовем его гессинг-метод[27]), активно применявшийся Бором при создании старой КТ, В.Гейзенбергом при формировании матричной механики и т.д. Этот метод можно также назвать интуиционистским (интуитивным). Так, А.Мессиа считает, что «центральная проблема старой КТ – определение «правил квантования» – решается, по существу, на основе интуиции»[28]. Учитывая ту особую роль, которую играли основатели КМ в развитии «стандартного (копенгагенского) квантового мировоззрения», можно с большой долей уверенности утверждать, что гессинг-метод был одним из краеугольных камней квантовой методологии. Поскольку само «угадывание результата» представляет собой сугубо некаузальную интеллектуальную операцию, то с некоторым правдоподобным основанием можно утверждать, что данный основной руководящий метод в определенной мере также послужил основанием для формирования гносеологии индетерминизма, а затем и к индетерминистической онтологии.

На наш взгляд в основе ПИКП лежит одна очень серьезная особенность и одновременно тенденция современного познания. Это – принципиальная опосредованность физического познания. В качестве усиливающейся тенденции она, по-видимому, берет свое начало (с точки зрения всё большей ее значимости в теоретических и экспериментальных исследованиях) буквально с первых лет ХХ столетия, когда стали формироваться две самые революционные и самые абстрактные для того времени физические теории. Во второй половине прошедшего века эта тенденция, по-видимому, стала доминирующей в фундаментальной физике.

В то же время «цепочки» опосредования между наблюдателем (исследователем) и непосредственно объектом исследования стали уже сейчас настолько «длины», что очень остро стоит вопрос о том, что же на самом деле мы наблюдаем? А еще острее вопрос стоит о том, что же на самом деле описывает большинство действительно выдающихся достижений человеческой теоретической мысли? Насколько реальны минивселенные и содержащая их Метавселенная инфляционных моделей?[29] Насколько объективны в своем существовании тахионы, скварки и слептоны, инфлатоны, аксионы, монополи? Насколько соответствуют реальности мысленные эксперименты, скажем, по моделированию падения наблюдателя в черную дыру и пересечения им гравитационного радиуса? Соответствует ли хоть какой-то реальности представления об отонах[30] или о начале Вселенной из сингулярной точки (пусть даже с планковскими значениями основных величин) или вообще из «ничто»[31]?

Последние годы осмысления квантовой механики поставили остроту этих вопросов и в другую плоскость: все больше появляется работ, в которых с разных позиций развиваются идеи, высказывавшиеся еще основателями КМ о том, что в физических процессах роль наблюдателя не только проявляется активным образом, но и сами эти процессы, сами объекты исследования в буквальном смысле создаются наблюдателем, а в более сильной форме - даже его сознанием. Ряд исследователей не исключают точку зрения о том, что сознание наблюдателя может само выбирать один из совокупности одновременно (параллельно) существующих миров, в котором будет существовать результат эксперимента. Какую роль может играть в фундаментальной физике экзистенция наблюдателя с точки зрения экзистенционального постулата о нерасчлененности, целостности пары субъект-объект? Ведь квантовая механика несепарабельна, а в некоторых её интерпретациях волновая функция кроме самих квантованных частиц и полей описывает также не только человека, но и всю Вселенную. Возможно ли квантово-механическими средствами описать подобные уровни бытия вплоть до холистического? Как связана несепарабельность, квантовая холистичность, наконец, сам интедерминистистический подход с требованием однозначности научных результатов?

Социальные факторы

Последние исследования открывают много нового относительно того, как создавалась КМ, в каких условиях это происходило, какие особенности имели место. В ряде работ предлагается расставить новые акценты при рассмотрении роли социальных и психологических факторов при создании квантовой механики. Вначале рассмотрим возможную роль некоторых социальных факторов.

Дж.Кашинг считает, что причины, по которым такие ключевые фигуры, как Бор, Гейзенберг, Паули, Борн нашли более притягательной очень специфическую и довольно частную формулировку квантовой теории[32], сами по себе, по-видимому, еще не объясняют ее доминирующее влияние в научном сообществе. «Для этого мы должны рассмотреть более широкие социальные факторы»[33]. Тридцать лет назад П.Форман писал о том, что акаузальность была принята немецкими «квантовыми физиками» в веймарскую эпоху, как реакция на враждебное интеллектуальное и культурологическое окружение, которое существовало в Германии в период поиска адекватной формулировки современной теории квантовой механики[34]. Можно ли попытаться указать причинную связь между социально-интеллектуальной обстановкой и содержательным развитием науки, в частности, квантовой механики. Общая идея аргументации П.Формана состоит в следующем: причинность для физиков в начале XX столетия «означала полную законность (lawfulness) Природы, детерминизм (т.е. причинную связь события-за-событием)[35]». Такая законность представлялась ученым абсолютно необходимой, существенной для последовательного развития науки. Научный подход также рассматривался, как существенно рациональный. Но в результате последствий поражения Германии в Первой Мировой войне науку стали считать ответственной за жалкое состояние общества, причем не только из-за своей неспособности решать возлагаемые на нее проблемы, но в большей степени даже из-за своего общего настроя. Следствием этого стало усиление реакции против рационализма, стало расти стремление к романтике, «иррационалистскому идеалу»[36].

Отметим также следующие моменты, которые на наш взгляд отражают дополнительные особенности социальных, культурных и психологических факторов. Нельзя не согласиться с тем, что новая квантовая механика была в основном существенно «немецким созданием». Существовало три характеристики, которые лежали в основании тенденции изменения в культурной и научной атмосфере Германии. Ими были акаузуальность, интуитивность (или воображаемость) и индивидуальность. Предполагается, что квантовая теория и была создана, чтобы максимально полно раскрыть и реализовать содержание этих понятий. Они были положены в основу всей методологии при создании новой квантовой механики. Подобная методология оказалась чрезвычайно эффективной и новые идеи квантовой механики, которые отвергали причинность достаточно легко и быстро были восприняты, хотя, как подчеркивает Дж.Кашинг, квантовую механику «можно было бы рассматривать вслед за Эйнштейном просто как статистическую теорию»[37]. Но Эйнштейн тоже был немцем и, тем не менее, следовал в противоположном направлении по отношению к тенденциям в германском социуме. Причем и он был не одинок в этом интеллектуальном движении. С одной стороны этот факт можно рассматривать в качестве критики рассмотренного выше утверждения о существовании тенденции в германских научных и культурных кругах в плане ориентированности на акаузальность, интуитивность и индивидиализм. С другой стороны «группу Эйнштейна» можно рассматривать (и нередко рассматривают) и как реакционеров по отношению к революционным идеям индетерминистической интерпретации, и как оппозицию против фундаментализации феноменологии.

Существенную роль сыграли социальные факторы и в отношении альтернативной интерпретации квантовой теории – бомовской механики. Более того, эти факторы даже имели выраженный политический и идеологический характер. Известно, что Бом симпатизировал компартии и считался коммунистом[38]. Это обстоятельство сыграло негативную роль в судьбе его теории. «Отчасти из-за идеологической борьбы, в которую были вовлечены ученые внутри Советского Союза и отчасти потому, что преследование Бома сенатором Джозефом МакКарти, объявившего крестовый поход против неамериканских активистов, в начале 50-х годов марксизм и коммунизм стали ассоциироваться с бомовской интерпретацией и это в определенной степени не способствовало объективной проверке этой теории»[39]. Трудно сказать, было бы лучше для науки, да и для самого Д.Бома, если бы он принял советского подданство и продолжил свои исследования в Советском Союзе.