2. Фізика
Якщо царина математики зазнала сильних потрясінь, то сфера фізики стала ареною ґрандіозних революцій.
Згадаймо, що ці останні відбувалися в двох галузях, які на перший погляд видаються абсолютно різними: з одного боку, в галузі, де діють закони спеціальної та загальної теорій відносності, а з другого — у сфері квантової механіки, що має справу з нескінченно малими величинами.
В обох випадках лінії розломів виникли внаслідок суперечностей, які поступово розхитували будівлі теорій ньютонової механіки та електромагнетизму.Що являє собою спеціальна теорія відносності? Насамперед, концептуальне зусилля об’єднати теорії механіки та електромагнетизму, постулювавши, що закони, встановлені цими теоріями, справедливі для спостерігачів, які зміщуються відносно один одного прямолінійним, неприскореним рухом. Серед згаданих законів є і такий: швидкість світла у вакуумі однакова для всіх спостерігачів. Поєднання цього закону і принципу відносності приводить до висновку, що ньютонівські час і простір, що розглядалися в класичній фізиці як незалежні абсолюти, не можуть більше вважатися такими: відносні щодо кожного зі спостерігачів, вони залежать від їхніх відносних швидкостей і від швидкості світла. Простір і час утворюють континуум, у якому вони взаємопов’язані, а не фундаментально розділені, як то було в ньютонівській фізиці. Отже, йдеться про теорію, радикально відмінну від теорії Ньютона, хоча остання є досить-таки точним наближенням до неї на рівні повсякденного досвіду. Згодом Айнштайн поширив принцип від-/109/носності на об’єкти, які перебувають один щодо одного у відносному русі з будь-якими характеристиками: таким чином було створено загальну теорію відносності. Насправді, цю теорію з більшим правом можна назвати теорією Гравітації: справді, фізик спроможний довести, що в цій теорії Гравітація зводиться до деформації простору внаслідок присутності матерії, що дозволяє дати суто геометричне тлумачення цій гравітації.
З-поміж наслідків загальної теорії відносності згадаймо знамените правило еквівалентності маси й енергії.Теорії відносності перекреслили деякі абсолюти (ньютонівські простір і час, закон збереження маси, оскільки маса, простір і час тепер стали взаємопов’язані), але натомість сприяли утворенню інших. Наприклад, у спеціальній теорії відносності це «відстань» між двома подіями (а не тільки між двома точками в просторі), яка визначається за їхніми просторово-часовими координатами і яка є інваріантною при переході з однієї системи координат у іншу. Чим насамперед цікавляться обидві теорії відносності, то це інваріантністю форми законів фізики при зміні системи координат, тобто тією їхньою властивістю, яку називають симетрією: симетрія та інваріантність мають згодом відіграти фундаментальну роль у сучасній фізиці. «Загальні закони природи інваріантні щодо перетворень Лоренца 1. Саме це є точною математичною умовою, яку теорія відносності (спеціальна) накидає на один із законів природи і таким чином вона стає неоціненним знаряддям у дослідженні всіх загальних законів природи» 2.
1 Йдеться про математичне перетворення, яке дозволяє (коли змінюють координати, переходячи з однієї системи, що перебуває в неприскореному русі, до іншої) зберегти швидкість світла незмінною (прим. Ж. Рюс).
2 Albert EINSTEIN. «La Theorie de la relativite restreinte et generale», Gauthier-Villars, 1916 — 1976, p. 48.
Квантова теорія підводить нас до ще дивовижніших явищ. Народжена з трудів Макса Планка, які стосувалися випромінювання чорного тіла і які спонукали великого фізика дійти висновку про уривчастий характер енергетичних обмінів (обмінів, що відбуваються квантами), ця теорія поступово поширилася на всю структуру матерії та випромінювання. Вона висуває як експериментально доведені нові революційні ідеї, які призвели до запеклих конфронтацій у середовищі фізиків тієї епохи: річ у тому, що ця теорія впритул підійшла до проблеми реального у фізиці; /110/ а всі науки, безперечно, передусім прагнуть добутися до суті реального.
Отже, ці дебати мали фундаментальний характер. Що говорить нам квантова теорія? Згідно з її постулатами, поняття визначеної траєкторії, яке лежить у основі ньютонівської механіки, мабуть, слід відкинути: складові матерії, либонь, засадничо улягають законам імовірності, причому аж ніяк не йдеться про недосконалість нашого знання або точність у вимірах, які одного дня можна й поліпшити. Саме це виражено в знаменитому співвідношенні невизначеностей Гайзенберга. Крім того, як матерія, так і випромінювання існують у подвійному реальному вираженні, через дуальну одиницю хвиля-корпускула: на рівні своїх найелементарніших складових матерія з’являється спостерігачеві або як хвиля, або як частинка, залежно від типу проведеного експерименту. Ця характеристика лежить у основі поняття доповнюваності, висунутого датським фізиком Нільсом Бором. І, нарешті, з метою дослідити ці елементарні складові, спостерігач неминуче втручається в той процес чи явище, які він хоче дослідити, внаслідок різниці в масштабах між спостерігачем і об’єктом, який він спостерігає. Проблема, що виникає внаслідок взаємодії між фізичною системою, об’єктом експерименту й апаратом, що вимірює його характеристики, взаємодії, яка передається через співвідношення невизначеності, сформульоване Гайзенбергом, вельми істотно спричинилася до кризи основ класичної фізики, що дала про себе знати вже на початку XX сторіччя: стає дуже важко, або й неможливо, гарантувати вартість і адекватність фізичного поняття, точність вимірювання якого викликає сумнів. Звідси виникає проблема наукової об’єктивності. Ця проблема разом з проблемою видимого індетермінізму, притаманного елементарним складовим, спричинила безліч запеклих суперечок, які не вщухли й сьогодні. Було помічено, що квантова теорія, хоч і визнана «недетерміністською», описується рівняннями, які, поза всяким сумнівом, є детерміністськими — зокрема, можна згадати про знамените рівняння Шрединґера, рівняння, що є однією з істотних підвалин розглядуваної теорії, але, до речі, воно набуває фізичного змісту лише за умови статистичної інтерпретації.У квантовій теорії поняття інваріантності та симетрії законів природи рівною мірою відіграють визначальну роль. Яка фундаментальна ідея ховається за цими поняттями? Уся фізика приводиться в рух завдяки космологічному принципу, згідно з яким /111/ усесвіт подає себе однаково для будь-якого спостерігача, принаймні в тому, що стосується його структур і його законів. Цей принцип — у загальному випадку виражений непрямо — лежить у основі сучасної науки.
І ще один евристичний принцип домінує над сучасною наукою: систематичні спроби уніфікації всіх теорій, і насамперед теорії Гравітації і квантової теорії, спочатку зовсім між собою не пов’язаних.
Подаємо кілька текстів, що допоможуть нам усвідомити суть філософських проблем, які порушують ці теорії. Бо не забуваймо, що всі великі фізики є також і філософами, і навіть метафізиками. Вони осмислюють наукову революцію через принципи філософії. Усі вони міркують над метафізичними та онтологічними вимірами своїх відкриттів і полемізують між собою на ці теми.
Найпершим подаємо один з текстів Айнштайна, взятий із праці «Спеціальна і загальна теорії відносності», в якій дуже чітко наголошується на взаємозалежності часу й простору. Таким чином час втрачає свою самостійність.
ЧОТИРИВИМІРНИЙ ПРОСТІР
«Не-математика проймає містичний дрож, коли він чує про «четвертий вимір», — це приблизно те саме почуття, яке ми переживаємо, потрапляючи у фантомний світ театру. А проте, немає нічого банальнішого за твердження, що світ, у якому ми живемо, являє собою континуум чотиривимірного простору-часу.
Простір є континуумом у три виміри; це означає, що можливо визначити положення точки (нерухомої) за допомогою трьох чисел (координат) х, у, z і що для кожної точки існує яке завгодно число «сусідніх» точок, положення яких може бути визначене координатами x1, y1, z1, що будуть настільки близькі до координат х, у, z першої точки, наскільки ми захочемо. Ця друга властивість дає нам підстави говорити про «континуум», а властивість визначатися трьома координатами — про «три виміри».
Цілком аналогічно, світ фізичних подій, який Мінковський називає скорочено — просто «світ», є природно чотиривимірним у цьому просторово-часовому розумінні. Адже він складається з індивідуальних подій, кожна з яких визначається чотирма числами, а саме, трьома координатами простору х, у, z і однією координатою часу t. Світ у цьому /112/ розумінні теж являє собою континуум, бо для кожної події існує яке завгодно число «сусідніх» подій (реалізованих чи уявних), чиї координати x1, y1, z1, t1 відрізнятимуться від координат х, у, z, t першої розглянутої події настільки мало, наскільки ми захочемо. Те, що ми не звикли розглядати світ як чотиривимірний континуум, пояснюється тим фактом, що в дорелятивістській Фізиці час відігравав у відношенні до координат простору окрему і більш незалежну роль. Саме з цієї причини ми взяли собі за звичку розглядати час як незалежний континуум. І справді, згідно із законами класичної Механіки час є чимось абсолютним, тобто незалежним щодо положення і щодо руху обраної системи координат. Саме цей факт виражено в останньому рівнянні перетворення Ґалілея (t' = t).
Завдяки теорії відносності концепція «чотиривимірного світу» стає цілком природною, тому що, згідно із цією теорією, час втрачає свою незалежність..., закони природи, які задовольняють вимоги Теорії відносності (спеціальної), прибирають математичні форми, де координата часу відіграє достоту ту саму роль, що й три координати простору. Ці чотири координати точно відповідають трьом координатам простору в геометрії Евкліда. Очевидно, навіть для не-математика, що завдяки запровадженню цього суто формального поняття теорія істотно виграє в ясності».
Альберт АЙНШТАЙН. «Спеціальна і загальна теорії, відносності» (Albert EINSTEIN. «La Theorie de la relativite restreinte et generale», Gauthier-Villars, 1916 — 1976, pp. 60 — 61, 62.).
Далі наводимо один із текстів Башляра, взятий з праці «Новий Дух науки» (1934 p.). Відомо, що новий дух науки прийшов на зміну традиційному уявленню про науку (що побутувало від XVIII сторіччя до початку XX); дебютувавши з появою Айнштайнової Відносності (1905 p.), він, як видається, досягав усе вищих і вищих вершин абстракції.
В цій своїй праці Башляр, зокрема, розглядає сучасну наукову революцію, приділивши головну увагу аналізові та доведенням Гайзенберга, автора фундаментальних принципів квантової механіки (співвідношення невизначеностей тощо). Наведений текст ставить дуже точно одну з істотних проблем, висунутих квантовою теорією: проблему детермінізму. /113/ПРИНЦИП НЕВИЗНАЧЕНОСТІ ГАЙЗЕНБЕРГА
«Конфлікт між науковими детермінізмом і недетермінізмом певною мірою вщух, коли здійснена Гайзенбергом революція знову його розбудила. Ця революція зробила ні більше, ні менше, як запровадила в ужиток об’єктивну невизначеність. До Гайзенберга похибки у визначенні незалежних змінних величин були постульовані як незалежні. Кожна змінна величина могла окремо стати об’єктом більш або менш точного вивчення; експериментатор завжди вважав себе здатним ізолювати змінні величини, вдосконалити індивідуальне дослідження тієї або тієї з них; він вірив у абстрактний експеримент, де виміри не зустрічали інших перешкод, окрім недостатності засобів тієї ж таки системи вимірів. Та коли було відкрито принцип невизначеності Гайзенберга, стало йтися про об’єктивну кореляцію похибок. Щоб визначити місце, на якому перебуває електрон, треба освітити його фотоном. Зустріч електрона і фотона зміщує електрон із попереднього місця; водночас вона змінює частотні характеристики фотона. Отже, в мікрофізиці не існує такого методу спостереження, щоб його прийоми не впливали на об’єкт, який спостерігають. Тобто існує істотне взаємопроникнення між методом і об’єктом.
Загальне зауваження Гайзенберга було негайно трансформоване в математичну нерівність. Якщо позначимо положення змінною q, a кількість об’єктивного руху змінною р, то між похибкою Δq на q і похибкою Δp на р існує певна компенсація, яка задовольняє нерівність Δp. Δq > h, де h — константа Планка. Якщо змінних величин більше, то однаково вони об’єднуються в пари, що улягають вищезазначеній фундаментальній нерівності. Найчастіше мовиться про зв’язок між точністю у вимірах параметра положення і точністю у вимірах параметра кінетичного моменту; але можна також довести існування такого зв’язку між енергією і часом; можна встановити його в загальному випадку, в суто математичній інтерпретації, коли параметри втратять будь-який інтуїтивний смисл.
В кінцевому підсумку, просте методологічне зауваження Гайзенберга було систематизоване до такої міри, що відтоді воно виписане великими літерами над порогом усіх мікрофізичних методів, більше того, співвідношення невизначеностей саме по собі складає справжній метод. Якоюсь мірою воно сприяє тому, що ми мислимо мікроявище в його істотній роздвоєності. Нільс Бор зауважив, що Гайзенберг помістив своє співвідношення на спільному кордоні між двома фун-/114/даментальними інтуїціями — корпускулярною і квантовою. Це співвідношення, так би мовити, утворює вісь, навколо якої можна примусити обертатися дві однобічні інтуїції».
Ґастон БАШЛЯР. «Новий Дух науки» (Gaston BACHELARD. «Le Nouvel Esprit scientifique», PUF, I960, p. 122).
Далі подаємо витяг із праці P. Бланше «Сучасна наука й раціоналізм». Квантова механіка призвела до ще вирішальніших перемін, аніж Айнштайнова теорія. Вона піддала сумніву такі поняття, як субстанція, детермінізм і закон збереження субстанції. З її появою було повалено провідні принципи людської думки.
ОСНОВИ ЛЮДСЬКОЇ ДУМКИ ТА ДОСВІДУ ПОСТАВЛЕНІ ПІД СУМНІВ КВАНТОВОЮ МЕХАНІКОЮ
«Релятивістська механіка перекинула поняття, до яких ми настільки звикли, що спочатку сприйняли її як справжню революцію. Проте ця революція зачепила тільки зовнішню оболонку — якщо можна так висловитися — раціонального людського розуму, його верхній шар, форми чуттєвої інтуїції. Ця теорія анітрохи не заторкнула принципів розуміння, навпаки, вона якнайліпше задовольнила його вимоги чіткої визначеності та інваріантності. Саме тому її дуже швидко стали сприймати як завершення класичної механіки, а справжня революція вибухнула з появою квантової механіки. Бо остання поставила під сумнів не тільки звичні поняття простору й часу, а й поняття відверто інтелектуального плану — принципи, пов’язані з категоріями причинності та субстанції. І навіть суто логічні принципи, такі, як принцип тотожності та суперечності, здавалося, були повалені з появою квантової механіки. Вивчення енергетичних обмінів наштовхнулися, скажімо, у випадку «чорного випромінювання» на теоретичні наслідки, що явно суперечили людському досвідові, а у окремих випадках видавалися майже абсурдними. Планк показав, що це можна залагодити, визнавши, всупереч імпліцитному постулату класичної фізики, що матерія спроможна випромінювати енергію лише певними обмеженими порціями, пропорційними частоті осцилятора, який їх випромінює, причому коефіцієнт пропорційності дорівнює константі h, що має розміри однієї механічної «дії». Що ж до самої дії, то вона є продуктом величин двох різних типів, які /115/ попарно відповідають одна одній, тих самих, котрі аналітична механіка визначає як «канонічно» об’єднані змінні», причому одні з них мають кінематичну природу або, в ширшому розумінні, геометричну, а другі — динамічну: наприклад, певна тривалість, помножена на певну енергію, або певна протяжність, помножена на певну кількість руху.
Атомарність дії має своїм наслідком, коли ми спускаємося на її рівень, нерозривність властивостей геометричних і властивостей динамічних. Знамениті нерівності Гайзенберга (1927 p.), згідно з якими збільшення точності у визначенні однієї з двох поєднаних величин неминуче супроводжується зменшенням точності у вимірах другої, є виразом цієї взаємозалежності. Вони засвідчують неможливість точного й достовірного передбачення розвитку механічної системи в масштабах мікрофізики, й у такий спосіб розвіюють, принаймні на цьому мікрорівні, Лапласову мрію про строгий детермінізм 1.
1 Гайзенберг ілюструє цю неможливість на конкретному прикладі — своїм аналізом мікроскопічного спостереження. Ми поставлені перед дилемою: або, якщо ми хочемо локалізувати електрон, ми повинні скоротити якомога більше довжину світлової хвилі, що його освітлює і яку він розсіює, але тоді імпульс, який передає йому в цілком непередбаченій манері фотон, буде якнайсильнішим і найбільш невизначеним; або, щоб зменшити неточність виміру в цьому останньому пункті, ми зменшимо імпульс, побільшивши довжину хвилі, але таке побільшення неминуче розширить пляму дифракції й розмаже точку локалізації.
Не менш парадоксальним видається зникнення субстанції Звичайно ж, електронна концепція будови матерії, а потім — і особливо — релятивістська геометризація фізики ішли вже в цьому напрямку. Так само й у мікрофізиці реальність останніх елементів має тенденцію розвіюватися в «алгебраїчний дим». Але з появою квантової механіки ці елементи втратили навіть свою перманентність у часі або зберегли її лише у віртуальній формі; й оскільки їхня розрізнюваність більше не супроводжується тим мінімумом упізнаванності, який дає спроможність виміряти різницю в локалізації, то вони втрачають навіть свою власну індивідуальність. Одне слово, розмаїті характеристики субстанціональної речі, res, поступово відбираються в них. Реальність опирається на підмурок нереального; отже, інфраструктура макрофізичного світу має лише «ілюзорне існування», її реальність «розчиняється в сутінках» (П. Жордан).
А втім, квантова революція іде навіть далі. Вона зачіпає не тільки два великі реґулятивні принципи людського досвіду, принцип каузального детермінізму і принцип збереження субстанції, вона поширює свій вплив із обох боків на всю сферу апріорного знання: з боку інтуїтивних форм, /116/ вона спростовує, як ми бачили, просторово-часову неперервність; а з боку законів логіки, як ми переконаємося далі, запровадження поняття доповнюваності, мабуть, мало відповідає формальним вимогам думки».
Роберт БЛАНШЕ. «Сучасна наука й раціоналізм» (Robert BLANCHE. «La science actuelle et le rationalisme», PUF, 1973, pp. 55 sq.).
Далі подаємо текст, який належить Вернерові Гайзенбергу (1901 — 1976 pp.) — німецькому фізикові, відзначеному у 1933 р. Нобелівською премією, — це уривок із праці «Частина і Все». В цій праці Гайзенберг описує народження квантової теорії в тій формі, в якій він нею жив, і розповідає про свої численні розмови з Айнштайном, Бором та ін, в яких ішлося про різні тлумачення квантової теорії на всіх етапах її розвитку.
Ось розмова, яка відбулася між Гайзенбергом, Оскаром Клайном, Крамерзом (ці два фізики: перший — німець, другий — голландець зробили чималий внесок у розвиток квантової теорії) і Нільсом Бором. У цьому тексті згадано про вороже ставлення Айнштайна до індетермінізму, притаманного квантовій теорії. Тоді як Гайзенберг, висунувши свій принцип співвідношення невизначеностей, схильний визнати, що принципово неможливо строго передбачити еволюцію індивідуальної системи (принаймні в атомарних масштабах), тоді як індетермінізм прихильникам квантової теорії видається тепер закарбованим у саму серцевину речей, Айнштайн, зі свого боку, зберігає віру в можливість, принаймні теоретичну, пізнати реальність із бажаною точністю: на його думку, квантова теорія неповна.
Таким чином, у квантовій механіці «невизначеність» набирає вирішальної значущості: досконале знання реального з її появою стає недосяжним. З цього погляду, Гайзенбергове вчення можна вважати за точніше передбачення нашої сучасності, аніж Айнштайнову віру в те, що реальність можна пізнати, що вона досяжна для можливостей людини.
СУТЬ ПОЛЕМІКИ МІЖ АЙНШТАЙНОМ І ГАЙЗЕНБЕРГОМ
«Я пригадую з усіма подробицями один вечір, коли нашими партнерами по дискусії були — якщо пам’ять мене не зраджує — Крамерз і Оскар Клайн. Як і багато разів до того, наші думки й наші /117/ слова оберталися навколо наших давніх суперечок із Айнштайном, і ми згадували про свої невдалі спроби переконати останнього в статистичній суті нової квантової механіки
«Хіба ж не дивно, — почав Оскар Клайн, — що Айнштайнові так важко визнати роль випадковості в атомній фізиці? Адже він знає статистичну термодинаміку ліпше, аніж більшість інших фізиків, і він же таки дав переконливі докази статистичних відхилень, яким підлягає закон Планка про термічне випромінювання. Отже, наші ідеї не можуть бути йому цілком чужі. Звичайно ж, у квантовій механіці випадковість має фундаментальне значення; але хіба це достатня причина для того, щоб він відчув себе зобов’язаним відкидати її?»
«Саме цей її фундаментальний характер і бентежить його, — спробував я дати йому відповідь. — Те, що ми не знаємо, стоячи перед повною каструлею води, як там переміщується кожна індивідуальна молекула, це розуміється само собою. Тому ніхто не дивується, що наші фізики в таких випадках змушені звертатися до статистики, це майже та сама ситуація, коли товариство зі страхування життя мусить робити статистичні підрахунки шансів на непередбачену смерть його численних клієнтів. Але у фундаментальному плані в класичній фізиці існувала тенденція припускати, що можна, принаймні в принципі, простежити за рухом кожної індивідуальної молекули і визначити його за законами ньютонівської механіки. Іншими словами, з погляду класичної фізики, в кожен окремо взятий момент існує такий собі об’єктивний стан природи, з якого можна дедуктивно вивести стан, що утвориться в наступний момент. У квантовій механіці все відбувається інакше. Ми неспроможні провести спостереження, не втрутившись у спостережуване явище; і квантові ефекти, відбиваючись на застосованому інструменті спостереження, спричиняють своєю дією певну невизначеність у тому, що стосується спостережуваного явища. Саме з цим фактом і не хоче примиритися Айнштайн, хоч і чудово знає, як воно все відбувається. Він вважає, що наше тлумачення не дає вичерпного аналізу явищам; що десь у майбутньому вдасться відкрити інші, додаткові параметри, які характеризують досліджуване явище і які дозволяють нам визначити його об’єктивно і повністю. Але в цьому, безперечно, він помиляється».
Вернер ГАЙЗЕНБЕРГ. «Частина і Все. Світ атомної фізики» (Werner HEISENBERG. «La Partie et le Tout. Le Monde de la physique atomique», Champs-Flammarion, 1969 — 1972, pp. 146 sq.). /118/
Тепер подаємо два тексти, один з яких належить Нільсові Бору, а другий — Вернерові Гайзенбергу; вони пов’язані з двома послідовно проведеними науковими конференціями, де обидва фізики брали участь. У першому тексті Бор розглядає питання про головний момент квантової теорії. Він дає там визначення поняттю доповнюваності, яке відіграло істотну роль у розвитку квантової теорії.
Другий текст наводить суперечки, які точилися між Айнштайном і Бором; Айнштайн не стомлюється повторювати: Бог не грає в кості. Цей видатний фізик настроєний вороже до статистичного детермінізму, що внутрішньо властивий квантовій теорії і є однією з її визначальних характеристик.
КВАНТОВА ФІЗИКА В 1927 р.
«Це нове досягнення в атомній фізиці1 обговорювалося з різних поглядів на Міжнародному Фізичному Конгресі, що відбувся у вересні 1927 p. y Комо і був присвячений пам’яті Вольта. На одному із засідань цього Конгресу2 я3 обстоював погляд, який можна визначити через поняття «доповнюваності» і який дозволяє краще зрозуміти індивідуальні характеристики, притаманні квантовим явищам, та водночас прояснити особливості проблеми наукового спостереження в цій царині експериментального досвіду. Поставивши перед собою таку мету, важливо чітко й недвозначно усвідомити, що до тієї, межі, де явища переходять за сферу пояснень, притаманних класичній фізиці, опис усіх результатів експерименту має бути поданий у класичних термінах. Причина цієї вимоги проста: вживаючи слово «експеримент», ми говоримо про таку ситуацію, в якій ми можемо повідомити іншим людям про те, що ми зробили і про що довідалися; з цього випливає, що опис експериментального обладнання та результатів проведених спостережень має бути виражений мовою, очищеною від неоднозначностей, а в таких випадках звичайно вдаються до термінології класичної фізики.
1 Ідеться про «співвідношення невизначеностей» Гайзенберга (прим. Ж. Рюс).
2 N. BOHR. «The quantum postulate and the recent development of atomic theory» in «Atti del Congresso Internazionale dei Fisici, Como, 1927», Bologne, N. Zanichelli, 1928. (N. Bohr [1928 a].)
3 Це говорить Нільс Бор (прим. Ж. Рюс). /119/
Цей критичний пункт, який має стати однією з головних тем нижчеподаних дискусій, свідчить про неможливість будь-якого чіткого поділу між поведінкою атомних об’єктів і їхньою взаємодією з інструментами виміру, застосовуваними з метою визначити умови, в яких відбувається явище. І справді, всяка спроба вичленити явище вимагатиме зміни в експериментальному обладнанні, що спричинить виникнення між об’єктами та інструментами виміру нових можливостей взаємодії, які не можуть бути проконтрольовані в принципі: а ця обставина неминуче вплине на індивідуальність типічних квантових ефектів. Внаслідок цього результати, добуті за різних експериментальних умов, не можуть бути об’єднані в одну картину, а мають розглядатись як доповнювані в тому сенсі, що тільки сукупність явищ вичерпує можливу інформацію про об’єкти.
За таких обставин атрибуція фізичних властивостей, притаманних атомним об’єктам, включає в себе елемент істотної неоднозначності; однією з найочевидніших ілюстрацій цього факту є дилема корпускулярних та квантових властивостей, кожна з яких співвідноситься з одним із фундаментальних аспектів емпіричної очевидності».
Нільс БОР. «Атомна фізика і людські знання» (Niels BOHR «Physique atomique et connaissance humaine», Folio Essais-Gallimard, 1958 — 1991, pp. 206 sq.).
БОГ НЕ ГРАЄ В КОСТІ
«Можливість конфронтації [між] фізиками стала явною восени 1927 р. з нагоди двох наукових конференцій: загального конгресу з фізики, який відбувся в Комо і де Бор зробив загальну доповідь про нову ситуацію в квантовій механіці, та конгресу фундації Сольве в Брюсселі, куди, згідно зі звичаями фундації Сольве, було запрошено лише невелику кількість фахівців з метою детально обговорити проблеми квантової теорії. Ми всі мешкали в одному готелі, й найжвавіші дискусії відбувалися не в залі засідань, а під час сніданків та обідів у готелі. Головними протагоністами в цих суперечках, що точилися навколо нового тлумачення квантової теорії, виступали Бор і Айнштайн. Айнштайн не був готовий прийняти істотно статистичну природу нової квантової теорії. Само собою зрозуміло, він не заперечував доцільність ймовірносних передбачень там, де не вдавалося досконало визначити всі параметри заданої системи. Зрештою, колишня статистична механіка та термоди-/120/ наміка стояли саме на таких передбаченнях. Але чого Айнштайн ніяк не хотів визнавати, то це того, що фундаментально неможливо з’ясувати всі параметри, необхідні для повного знання досліджуваного процесу. «Бог не грає в кості», — часто повторював він під час таких дискусій. Тобто Айнштайн не міг змиритись із необхідністю прийняти співвідношення невизначеностей і щиро намагався уявити собі експериментальні дослідження такого виду, де вказане співвідношення втратило б силу. [...]
Я ще раз усвідомив, наскільки непросто для фізика відмовитися від ідей, які досі складали основу його мислення і його наукової діяльності. Адже все своє життя Айнштайн присвятив аналізові цього об’єктивного світу фізичних явищ, які відбуваються в часі й просторі незалежно від нас, згідно з усталеними законами. Для нього математичні символи теоретичної фізики мали відображати цей об’єктивний світ, а отже, зробити можливими передбачення, що стосуються його майбутньої поведінки. І ось тепер його переконували в тому, що на рівні атомів такого об’єктивного світу, в просторі й часі, не існувало і що математичні символи теоретичної фізики могли відобразити, на цьому рівні, лише ймовірне, а не дійсне. Айнштайн не був готовий погодитися з тим, що в нього забирали — а саме так він мав себе почувати — ґрунт із-під ніг. Навіть значно пізніше, коли квантова теорія вже давно була стабільною складовою сучасної фізики, Айнштайн не спромігся змінити своєї точки зору. Він був ладен визнати квантову теорію як тимчасове пояснення, але не як остаточне тлумачення атомних явищ «Бог не грає в кості», — це був для Айнштайна непорушний і непохитний принцип. Борові залишалося тільки відповісти: «Але ж нам не випадає наказувати Богові, як саме Він повинен правити світом».
Вернер ГАЙЗЕНБЕРГ. «Частина і Ціле. Світ атомної фізики» (Werner HEISENBERG. «La Partie et le Tout. Le Monde de la physique atomique», Champs-Flammarion, 1969 — 1972, pp. 115 sq.).
Висновки
Отже, теорія відносності і квантова механіка призвели, в першій половині XX сторіччя, до утворення фундаментальних розколин у нашому світобаченні. Теорія відносності примушує /121/ нас відмовитися від ідеї про абсолютний час, вона дозволяє об’єднати час і простір; а загалом — вона тлумачить явища, які фізика, побудована на уявленнях Ньютона, залишала непоясненними.
Що ж до квантової теорії, то вона ставить у привілейоване становище статистичний детермінізм, ставлячи під сумнів чимало аспектів сучасної епістемології і сучасної науки. Більше того, вона сприяла об’єднанню філософії та фізики (принаймні в Німеччині). І таким чином вона долає обмежений кругозір позитивізму. Вона, безперечно, є однією з небагатьох теорій, які не підпадають під гусерліанську критику, викладену в «Кризі європейських наук та трансцендентальній феноменології».
Еще по теме 2. Фізика:
- Бурдин В.В.. Физика: Учеб. пособие. Часть II. Основы электромагнетизма / Под общ. ред. профессора А.И. Цаплина; Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь,2007. – 188 с., 2007
- 7. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
- Вопросы для самоконтроля
- Вопросы для самоконтроля.
- Ядерный взрыв – уникальный инструмент для проведения фундаментальных исследований в физике
- 7.2. Основные положения молекулярно-кинетической теории
- 7.5. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (уравнение Клаузиуса) и следствия из него
- 4.4. Законы фотоэлектрического эффекта. Уравнение Эйнштейна
- П Р Е Д И С Л О В И Е
- 5.6. Вынужденное излучение. Лазеры