Детерминация событий и материальные объекты

1. Постановка проблемы

Возникшие в первой трети XX столетия две новые физические теории — теория относительности и квантовая механика — привели к радикальному пересмотру основ классической физики и вместе с тем поставили исследователей перед необходимостью переосмыслить по-новому проблему структурной организации материального мира. В теории относительности важное значение приобрела концепция пространственно-временного многообразия событий; события, имеющие место в результате движения физических тел, в ряде случаев абстрагировались от последних и рассматривались независимым образом. В дальнейшем эта абстракция была своеобразно закреплена в квантовой механике. В результате многие исследователи увидели в концепции мира физических событий альтернативу миру вещей, объектов.

Цель нашего рассмотрения — объединить оба аспекта поставленной дилеммы. В то же время мы воспользуемся этой дилеммой как специальным методологическим приемом, чтобы выяснить взаимоотношения между такими понятиями, как материальный объект (вещь), событие, причинность и т. п., а также то новое значение, которое приобретают эти понятия с переходом в область микромира. Для этого поставленную дилемму мы вначале попытаемся сформулировать в виде самой жесткой альтернативы «или — или», когда третьего не дано.

Сделаем некоторые разъяснения по поводу употребляемых понятий. Понятие мира будет использовано в рамках отношения субъекта к объекту. Это отношение строится по типу отношения сознания к бытию — первичности материи и вторичности сознания — с учетом, однако, следующего важного обстоятельства. Категория материи как предельно общее понятие не может быть определена иначе, как с точки зрения гносеологии, т. е. в плане ее сопоставления с сознанием. В этом смысле следует различать определение материи и учение о материи. Учение о материи обогащается с каждым историческим этапом развития общества, но это не меняет ее определения, согласно которому категория материи относится к отражаемой объективной реальности лишь в принципиальном плане, т. е. безотносительно к конкретной эпохе. Под объектом в философской литературе принято понимать только ту часть объективной реальности, которая на данном этапе развития общества становится предметом практической и теоретической деятельности человека как социального существа (субъекта). По отношению к данной части объективной реальности мы и будем употреблять слово «мир». Физический мир — это материальный мир под углом зрения физической теории.

В теоретическом плане к миру можно относиться по-разному. Его можно рассматривать преимущественно в плане его взаимоотношений с познающим субъектом и приходить при этом к полезным философским выводам, как это делается в работах П. С. Дышлевого, В. А. Лекторского, П. Ф. Канака и др. Но можно посмотреть на мир с точки зрения его внутренних взаимосвязей, его структуры, в плане тех допущений, к которым обязывает нас строгая логика языка научного исследования^[1].

В этом смысле говорят о структурной модели мироздания. Такая модель мироздания выступает в качестве онтологических предпосылок логики или по крайней мере важнейшей частью этих предпосылок^[2]. Как показывают работы А. И. Уемова, между представлениями о структуре мира и исходным тезисом диалектико-материалистической философии об отношении сознания к бытию нет однозначной органической связи. В. И. Ленин специально указывал, что «материализм и идеализм различаются тем или иным решением вопроса об источнике нашего познания, об отношении познания (и «психического» вообще) к физическому миру, а вопрос о строении материи, об атомах и электронах есть вопрос, касающийся только этого «физического мира»»^[3]. Именно поэтому мы можем сопоставить (под углом зрения физической теории) мир объектов и мир событий и сравнить их не только (и не столько) в чисто гносеологическом аспекте, но и в отношении определенных логических выводов, правильных или неправильных, в отношении соотнесения этих выводов с фактами естествознания, с фактами физики.

Поскольку речь будет идти далее преимущественно о физическом мире событий, о разных физических объектах, то нужно еще раз оговориться относительно того, какой смысл вкладывается здесь в термин «физический». Очевидно, он характеризует то, что представлено понятием физической реальности. Когда говорят о физической реальности, часто имеют в виду объекты физического исследования, реально описываемые теориями физики. Проблема физической реальности предстает тогда как проблема существования в физике в следующем смысле: задачи физической теории сводятся к реальному описанию того, что так или иначе существует в рамках той деятельности, которая находится в компетенции людей, именующих себя физиками. Границы этой деятельности можно расширить и говорить о деятельности человека как социального существа. Тогда соответственно расширятся и рамки физического описания, физической реальности.

Недостатки такой постановки вопроса заключаются в двусмысленности используемого здесь понятия существования: нельзя не видеть различия между тем, что существует в сознании субъекта, и тем, что находится вне его сознания, т. е. существует объективно реально. Конечно, следуя основному тезису марксистской философии о соотношении материи и сознания, нельзя недооценивать активный характер отражения материального в сознании, фактор человеческой деятельности, в результате которой внешний мир не только отражается, но и преобразуется. Но ведь и деятельность людей носит двоякий характер — материальный и идеальный, поэтому нельзя исходить из деятельности, представленной в нерасчлененном виде в качестве «органического сплава» материального и идеального.

На основании вышесказанного физическую реальность можно определить как тот аспект материального мира, который изучается физикой. Чтобы такое определение не казалось тавтологичным, следует подчеркнуть, что особенность физики как науки заключается в том, что познание объектов ее исследования происходит относительно самостоятельно, исходя из данных самой этой науки, так что хотя влияние других наук на развитие физики не вызывает сомнений, но данные этих наук (например, психологии) не обязаны входить в ее теорию. Между тем, все прочие конкретные естественные науки, скажем биология, не могут обходиться без данных физики. Это объясняется тем, что объекты исследования физики имеют фундаментальный характер и лежат в конечном счете в основе и биологических объектов исследования.

Мир, представленный под углом зрения его физического содержания, естественно назвать физическим миром — синоним физической реальности. Другими словами, физический мир — это мир в рамках физической картины. Отсюда вытекает, что физическое событие — это событие, рассматриваемое в рамках физической картины мира, физический объект — это материальный объект в физической картине мира и т. п. Стоит, однако, лишний раз подчеркнуть, что под миром мы понимаем мир, вовлеченный в практику людей.

Трудно заранее дать исчерпывающие определения понятиям объекта (вещи) и события. Особенно это относится к понятию события. В разных контекстах оно определяется по-разному. Когда основа мироздания явно или неявно определяется системой понятий «вещь — свойство — отношение», тогда под событием понимают всякое изменение какого-либо свойства^[4]. Когда событие рассматривается в качестве альтернативы физическому телу, что имеет место в учении о микропроцессах, тогда под событием понимается всякое наблюдаемое изменение состояния микросистем. В таком случае понятие событий микромира можно рассматривать как несущее самостоятельную онтологическую нагрузку и, следовательно, считать их образующими некоторый универсуум событий. Совершенно несущественно, конечно, что при этом в метаязыке науки может использоваться термин «физическая система». Важно то, как понимается структура этой системы. Ведь ее можно понимать как совокупность отношений между событиями. Радикальная «онтологизация» событий как структурных элементов мира, по-видимому, предполагает, что структура самих событий не может быть определена в терминах понятий вещей и их взаимосвязей, одним словом, в системе понятий «вещь — свойство — отношение».

Кроме того, с точки зрения дилеммы «двух миров», понятие события во всяком случае не тождественно понятию явления в гносеологическом смысле, т. е. в плане перехода от явления к сущности. Событие как явление в структурном аспекте и событие как явление в гносеологическом аспекте — это термины с разными значениями. Их следует различать. Другое дело, что такого различия часто не проводят противники марксистской философии. Действительно, позитивисты, например, вообще обходят вопрос о гносеологической границе между явлениями объективной реальности и явлениями сознания субъекта. Вообще альтернатива мира событий, возникшая в естественнонаучном плане, импонировала сторонникам феноменализма и позитивизма.

Приверженцы позитивистской философии поспешили отвергнуть представление о мире как мире вещей или материальных объектов. В 10-х годах текущего столетия Л. Витгенштейн, как бы подытоживая работы различных философов-позитивистов, выдвинул, предельно общую идею, согласно которой мир есть совокупность фактов, а не вещей^[5]. Б. Рассел также в ряде своих работ пытался доказать, что структурные элементы мира определяются понятиями факта или события. Во вводной статье к «Логикофилософскому трактату» Л. Витгенштейна он, поясняя смысл понятия атомарного факта, писал следующее: «Если атомарный факт анализируется насколько возможно полно (имеется в виду теоретическая, а не практическая возможность), то полученные в конце концов составляющие могут быть названы «простыми» или «объектами». Витгенштейн не утверждает, что мы можем актуально выделить простое или иметь эмпирическое знание о нем. Это — логическая необходимость, требуемая теорией, подобно электрону в физике»^[6].

Последние слова Рассела относятся к конкретным фактам физики микромира. Он хочет сказать, что электроны и другие атомные частицы — это лишь логическая необходимость, требуемая с точки зрения установления простых связей между наблюдаемыми фактами.

Известно, что и отдельные авторы квантовой теории видели в понятиях атомных частиц не отражение объективной реальности, а варианты логической необходимости или возможности, дающие особо простую формулировку взаимосвязей, упорядочивающих все физические и химические процессы^[7].

В дальнейшем мы попытаемся проследить в первую очередь, как связана поднимаемая нами проблема с концепцией детерминистического описания явлений природы.

2. Крушение классического детерминизма и возникновение дилеммы «двух миров»

Дилемма «двух миров» проявилась наиболее четко в связи с крушением классического детерминизма при формировании квантовой теории. Известно, что классический детерминизм в формулировке, приданной ему Лапласом, определял причинно-следственную связь, как необходимую связь состояний в пространстве и времени. Насколько известно, в то время никому и в голову не приходило онтологизировать понятие состояния. Все понимали, что речь идет о связи состояний объектов — физических тел.

Понятие физического тела осталось и в теории относительности. Правда, с возникновением теории относительности в физику вошел более абстрактный мир — мир физических событий. Это — пространственно-временное многообразие^[8]. Естественно, возник вопрос о принципах изучения закономерности связей в этом многообразии событий. Первые соображения по упорядочению всех событий опирались на концепцию причинно-следственной связи вместе с постулатами о скорости света. Правило упорядочения событий во времени сводилось к следующему: при относительности одновременности событий в разных инерциальных системах отсчета сохраняется абсолютный порядок следования событий в том смысле, что из двух причинно связанных событий событие-причина не может наступить позже события-следствия.

Очевидно здесь и другое, что понятие причинно-следственной связи подвергается логической операции, которая в формальной логике называется экспликацией понятий. В теории относительности экспликация причинно-следственной связи означает, что эта связь выражается в терминах «событие-событие»^[9].

Что представляет собой физическое событие в этом контексте? Событие может мыслиться либо как элементарное явление, лишенное или отвлеченное от структуры и действительно имеющее место, либо как мировая точка, т. е. элементарное явление, существующее лишь в возможности. Мы говорим об упорядоченности событий с точки зрения терминологии обычного разговорного языка. В рамках более строгих математических понятий постулируется линейная упорядоченность моментов времени. На этом основании можно выделить вполне упорядоченное множество событий (например, множество всех событий, происходящих в одной и той же точке пространства). Такая упорядоченность определяется терминами «раньше», «одновременно», «позже». По отношению к ней пространственно-временное множество всех событий (мир Минковского) будет лишь частично упорядочено^[10].

В физическом мире Минковского имеют место события, разделенные времениподобным интервалом (ds² ≥ 0), и события, разделенные пространственно-подобным интервалом (ds² ≤ 0). Первые — линейно упорядочены, для них имеет смысл «раньше — позже» и лежат внутри или на образующих светового конуса, вторые — не являются линейно-упорядоченными и находятся за пределами светового конуса.

В пространственно-временном многообразии все события внутри светового конуса детерминируются мировыми линиями. Поэтому детерминизм теории относительности легко переводится с терминологии «событие-событие» в термины «состояние-состояние». В результате абстрактная схема пространственно-временного многообразия событий не ставит под удар концепцию мира как мира физических объектов. Мир объектов всегда подразумевается, ибо мы можем следить за движением каждого отдельного объекта, за всеми его превращениями. Поэтому раньше физики не сомневались в том, что пространственно-временной мир событий представляет собой «многообразие (множество) всех событий, взятое лишь с точки зрения его структуры, определенной системой отношений предшествования (или следования), в отвлечении от всех иных свойств»^[11].

Есть, однако, в теории относительности один момент, который следует оговорить особо. Дело в том, что ниоткуда не следует, что между всеми событиями, лежащими внутри светового конуса, должна иметь место фактическая причинно-следственная связь. Такая связь может мыслиться лишь как возможная. Но независимо от этого всегда легко разделить все множество событий на два подмножества, из которых одно характеризуется тем, что между его событиями причинно-следственная связь заведомо отсутствует.

Переходя к квантовой теории, мы будем иметь в виду только упорядоченное множество событий посредством светового конуса.

Что же нового внесла квантовая механика в физическую картину мира, построенную на принципах теории относительности? Радикально новым является тот факт, что квантовая механика разрушила классическое представление о причинном порядке движения физических объектов в пространстве и времени. Вместе с тем квантовая механика обогатила учение о причинности, введя в его основу представления о событиях. Квантовые события отличаются тем, что ни в плане возможности, ни в действительности их нельзя связать между собой так, чтобы они лежали внутри светового конуса и одно из них было причиной другого. Точнее, мы не можем подыскать для данного события другое событие, которое бы выступало причиной первого события. Например, нельзя указать причину распада ядра радиоактивного атома, в тот или иной момент времени в том смысле, что нельзя указать событие, которое детерминировало бы этот распад. Все попытки интерпретировать отдельные атомные события в терминах «событие (причина)-событие (следствие)» обычно заканчивались неудачей. Поиски «скрытых параметров» до сих пор ни к чему не привели. Да и вряд ли вообще возможен возврат к концепциям классического детерминизма. (Вместе с тем надо подчеркнуть, что причинная связь в квантовой теории раскрывается на более глубоком теоретическом уровне.)

В этих условиях и возникла альтернатива физического мира как совокупности событий. Некоторые позитивистски настроенные исследователи увидели в этой альтернативе основу физической реальности как единственно возможную. Обратимся снова к Б. Расселу. «Физика, — пишет он, — до недавнего времени сохраняла нечто вроде «вещей», но называла это «материей» и лишала ее всех свойств, кроме положения в пространстве… Современная физика отошла дальше от обыденного здравого смысла, чем физика XIX столетия. Она рассталась с материей, заменив ее последовательностью событий; она отвергла непрерывность в микроскопических явлениях, и она заменила статистическими средними значениями строго детерминистическую причинность, обусловливающую каждое индивидуальное событие»^[12]. В другом месте Б. Рассел не столь категоричен в отношении отрицания категории материи. Это обстоятельство так и осталось лишь его пожеланием, о котором он прямо говорит в своей книге «Анализ материи»^[13]. Но в то же время не вызывает сомнений тот факт, что традиционное определение вещи «по положению в пространстве» пришло в явное противоречие с основными понятиями квантовой механики.

На протяжении более чем сорокалетнего периода существования квантовой теории было предпринято немало усилий с целью спасти такое представление об атомных объектах, которое близко по своему значению к классическому представлению частицы. Были предложены различные варианты теории квантовых ансамблей, проводились поиски «скрытых параметров» (работы Д. Бома, Вижье и других физиков), известны попытки отстоять классические позиции в квантовой механике с привлечением законов сохранения^[14]. Здесь нет необходимости и возможности разбирать подробно все эти теории. Они в свое время подвергались обоснованной критике.

Остановимся только на положениях семантической интерпретации квантовой механики, предложенной Марио Бунге. М. Бунге критикует традиционную копенгагенскую интерпретацию этой науки за субъективизм и феноменализм. Он не требует ни возврата к классическому детерминизму, ни поисков скрытых параметров. Однако он считает, что всякая законченная физическая теория должна быть не только логически замкнутой, но и удовлетворять правилам семантической последовательности или концептуального единства. Среди этих правил обратим внимание на следующие: 1. Теоретическая система должна строиться на основании некоторого (непустого) класса объектов, который, будучи далеким от произвольной совокупности, характеризовался бы определенными взаимно связанными свойствами. 2. Предикаты теории должны быть семантически однородными. Всякая физическая теория должна содержать только предикаты, определяющие физические объекты или их непосредственные характеристики (системы, свойства, события, процессы).

По мнению М. Бунге, в традиционной интерпретации квантовой механики последнее требование нарушается. Так, указывает он, утверждение «Волновая функция распространяется в (конфигурационном) пространстве и результирует экспериментальную информацию наблюдателя» смешивает физический и теоретико-информационный предикаты. Другими словами, здесь стушевывается различие между символом ϕ, который, по предположению, представляет состояние физической системы, и количеством бит эмпирической информации^[15].

Как это ни парадоксально, но в своих требованиях М. Бунге не учитывает неклассический характер объектов микромира, хотя и соглашается с наложением на них неклассических свойств типа свойств, определяемых соотношениями неопределенности Гейзенберга. В самом деле, действительно ϕ-функция реализует определенную информацию тогда, когда производится измерение, т. е. имеет место «стягивание» ее в точку. Информационный характер этой функции у большинства исследователей не вызывает сомнений. Но ведь информация не обязательно должна иметь только субъективное значение. Информации может быть придан объективный смысл, если связать ее с необратимыми процессами, как это было предложено в работах И. фон Неймана, Л. Бриллюэна и других исследователей.

Пытаясь выделить априори семантически однородную группу атомных объектов, М. Бунге не учитывает значения потенциальных возможностей, которые неизбежно вводятся в понятие волновой функции. Атомные объекты в определенном смысле существуют и как возможности. Подробнее об этом речь пойдет дальше. Здесь же мы заметим, что все попытки выделить микрообъекты как семантически однородные объекты, без учета их противоречивой природы, означают априорное задание всех их свойств в классическом пространстве. А это есть так или иначе возврат к классическому пониманию вещи (объекта), который, по нашему мнению, является несостоятельным.

3. Первый аспект дилеммы: мир объектов

Пользуясь жесткой альтернативой, мы попытаемся обосновать необходимость первого аспекта дилеммы, т. е. мира объектов. При этом мы воспользуемся способом доказательства от обратного, следуя за аргументами сторонников мира событий. При жесткой альтернативе несостоятельность концепции мира событий должна привести к концепции мира объектов…

В классической физике место философского понятия вещи занимало понятие физического тела. Термин «физическое тело» никогда не имел строгого логического определения. Однако его неопределенность не простиралась слишком далеко, по крайней мере он мог с успехом использоваться в метанаучном или обычном разговорном языке. С классической точки зрения физическое тело характеризовалось прежде всего такими свойствами, как масса, электрический заряд (в некоторых случаях), скорость, координата (две последние характеристики определяют положение тела в пространстве и времени) и т. п. Эти свойства считались независимыми. Их условно можно назвать «первичными» или классическими физическими свойствами в том смысле, что они в классической физике универсальны, присущи всем телам.

Считалось, что в принципе можно проводить индивидуализацию тел по одним этим свойствам, хотя в действительности наряду с учетом различных скоростей и местоположений тел в пространстве апеллировали еще и к качественной индивидуализации по бесконечному набору у физических тел вторичных свойств. Те свойства, которые очень грубо и условно можно назвать вторичными, возникают, согласно имевшим место тогда представлениям, как результат движения и взаимодействия носителей первичных свойств — мельчайших неизменных частиц, атомов, из которых состоят тела. Проводимое здесь условное деление свойств физических тел на первичные и вторичные представляет собой некоторую схематизацию, которая не имеет прямого отношения к философскому учению о первичных и вторичных качествах.

Кроме физических свойств и индивидуальности предметам окружающего мира приписывается еще и определенная роль в причинных связях. Это как бы активная сторона их индивидуальности. Каждое тело представляется не только носителем определенных свойств, но и носителем определенной формы причинности. Ретроспективно такое определение физического тела вполне оправдано.

Начиная с конца XIX в. революционное развитие физики вынуждало к пересмотру классических понятий. «Абсолютные» характеристики физического тела начали переходить в класс относительных. Обнаружение сложной структуры атома, зависимости массы тела от скорости и т. п. многие физики восприняли как свидетельство «дематериализации» физических объектов. В это время В. И. Ленин по-новому поставил вопрос о материи. ««Материя исчезает», — писал он в своей книге «Материализм и эмпириокритицизм», — это значит исчезает тот предел, до которого мы знали материю до сих пор, наше знание идет глубже; исчезают такие свойства материи, которые казались раньше абсолютными, неизменными, первоначальными (непроницаемость, инерция, масса и т. п.) и которые теперь обнаруживаются, как относительные, присущие только некоторым состояниям материи. Ибо единственное «свойство» материи, с признанием которого связан философский материализм, есть свойство быть объективной реальностью, существовать вне нашего сознания»^[16].

Квантовая механика продолжила «разрушительный процесс», направленный на классическое понятие физического тела. Здесь обнаружилось, что и такие «первичные» свойства микрочастиц, как координата, импульс и т. п., не могут относиться к микрообъектам самим по себе: они характеризуют всю экспериментальную ситуацию в целом, неразделенную на объект и прибор (в соответствии с принципом дополнительности). Можно сказать, что названные свойства исчерпываются двумя классами отношений, которые взаимоисключают друг друга. Прибавим сюда еще принцип неразличимости квантовых объектов. И тогда ясно выявится неприменимость лапласовского детерминизма для описания движения в пространстве и времени отдельных микрочастиц. Но если движение отдельных микрообъектов теоретически нельзя индивидуализировать, то, естественно, возникает вопрос: а что же это за объекты? Физическими телами в классическом смысле слова их уже никак не назовешь.

В то же время имеется детерминированное во времени волновое ϕ-поле, которым определяется статистическая тенденция возникновения событий. И снова возникает вопрос, а не приходит ли это поле, этот универсуум событий, на смену физическим телам?

Некоторые исследователи пришли к выводу, что квантовые объекты «растворяются» в волновом ϕ-поле без остатка. Это относится не только к сторонникам феноменализма или позитивизма. Статус-кво квантовой механики воспринимают подобным образом и те, кто не соглашается с первыми и возражает против абсолютного феноменализма и агностицизма в физике. Выше мы уже говорили, что М. Бунге считает ϕ-функцию неадекватным понятием из-за ее информационного аспекта. На первый взгляд мы сталкиваемся здесь с сильным аргументом. В самом деле, заведомо мы можем получать (по существующему статусу квантовой механики) информацию о микрообъектах только через ϕ-функцию, а ϕ-функция строится на основании наблюдения физических феноменов. Отсюда возникает видимость, что нет никаких предпосылок делать вывод о существовании микрообъектов. Язык событий реализует эту видимость в описании. Исходя из этих соображений, В. Гейзенберг сделал ряд высказываний об атомных объектах лишь как о логической возможности, не более.

На самом деле ϕ-функция хотя и несет на себе информацию о микрообъектах, но она отнюдь не исчерпывает всей информации. Имеется кое-что в «запасе», а именно та информация, которая идет по другим каналам. Ее несут те свойства микрообъектов, знания о которых имеют опытное происхождение и которые (свойства) не «растворяются» в волновом ϕ-поле. Такими свойствами являются, в частности, электрический и другие виды зарядов элементарных частиц. Практика познавательного процесса убедительно показывает, что всякий раз, когда какое-либо свойство физического объекта, считавшееся ранее «первичным» и абсолютным, переходит в класс относительных, на его месте неизбежно появляется другое свойство. Если, например, электрический заряд будет «разложен» по каким-то отношениям в ходе дальнейшего развития теории, на его месте не окажется пустого множества свойств; оно будет заполнено. В этом проявляется идея неисчерпаемости.

Так почему же все-таки мы вынуждены отстаивать здесь альтернативу мира физических объектов? Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо указать, о каких объектах идет речь, чем они отличаются от физических тел классической физики.

При позитивном решении проблемы мы будем пользоваться системой понятий «вещь — свойство — отношение». Эта система, используемая в качестве онтологических предпосылок логики, наиболее полно разработана Л. И. Уемовым^[17]. А. И. Уемов ввел в рассмотрение качественное понимание вещи. При этом он релятивировал границы между вещами, свойствами и отношениями.

Ряд логических парадоксов, возникающих при такой релятивизации^[18], наталкивает на мысль о том, что понятию вещи надо придать некоторый, более аутентичный характер по сравнению со свойством и отношением, в результате чего полная релятивизация отпадает. Мы считаем, что в этом смысле вещь приобретает необходимый статус, становясь тождественной материальному объекту, для которого характерно два фундаментальных признака: неисчерпаемость его вещных свойств и их целостность. Материальный объект, разумеется, есть объект существующий, помимо всего прочего, объективно, т. е. независимо от сознания. Следуя этим признакам, мы можем выделять материальные объекты среди любых других абстрактных объектов исследования («конструктов») различных теорий. Легко видеть, что такие «конструкты», как «электрон» и «протон» и т. п., относятся к материальным объектам, ϕ-поле не относится, так как оно не удовлетворяет признаку неисчерпаемости заключенной в нем совокупности свойств и отношений. В. И. Ленин, указывая на неисчерпаемость свойств электрона, разумеется, имел в виду не только электрон, но и вообще материальный объект как таковой.

Некоторые исследователи как раз и упускают из виду гносеологическое значение понятия «материальный объект». В частности, И. П. Стаханов, отметив «расщепление» классического объекта на два аспекта — причинный и «корпускулярный», не придал значения тем характеристикам квантовых объектов, которые существуют помимо ϕ-функции. В результате он сделал следующий вывод: «По-видимому, наиболее точным будет сказать, что абстрактный квантовый объект выражает определенную систему связей или отношений между явлениями физического мира»^[19]. Это верно, если иметь в виду такой абстрактный объект исследования, как ϕ-функция. Но далее он продолжает: «Совокупность этих объективных связей между явлениями и есть то, что мы называем частицей (в приведенных примерах — электроном) в том смысле, какой вкладывает в это слово квантовая механика»^[20]. Автор не видит различия между волновой ϕ-функцией (он говорит о ней в первом случае) и микрообъектами, о которых речь идет во втором случае. Поэтому, хотя электроны и называются им электронами, частицами, но это уже не вещи, а события. События именно потому, что они лишены той структуры, которая характерна для понятия «материальный объект» и которая в действительности имеет место в отношении микрообъектов.

Советские ученые В. А. Фок, М. Э. Омельяновский и другие, учитывая вышеотмеченные особенности квантовых объектов, указывают, что ϕ-функция выражает не логическую возможность или необходимость этих объектов, а их потенциальные возможности. Тем самым речь идет о материальных объектах, потенциальные характеристики которых отражают противоречивый корпускулярно-волновой аспект их движения. «Известно, — пишет М. Э. Омельяновский, — что понятия классической механики — как и вся она в целом — по существу являются приближенными. Это конкретно доказали с разных сторон теория относительности и квантовая механика, определив пределы применимости самой классической механики и ее понятий. Так соотношение неопределенностей устанавливает пределы применимости классического (в определенном смысле абсолютного) понятия частицы. В данном случае при определении предела применимости классического понятия частицы было принято во внимание, что, скажем, электроны, протоны и т. д. кроме корпускулярных обладают одновременно волновыми свойствами»^[21].

Итак, если иметь в виду альтернативу мира физических объектов как физических тел с рядом классических признаков — индивидуализация, детерминированное в смысле Лапласа движение в пространстве и времени, то такая альтернатива должна быть отброшена. Но если считаться с новым пониманием физического объекта, то мир объектов остается в силе.

4. Второй аспект дилеммы: причинность в микромире

Теперь посмотрим более обстоятельно на дилемму «двух миров» с другой стороны, а именно с точки зрения пределов применимости в области квантовых явлений классического детерминизма. Сторонники классического детерминизма требуют, чтобы квантовая механика давала ответы на те вопросы, на которые она ответить не может: неизвестно, в какую точку на экране попадет одиночный электрон, пройдя через узкую щель диафрагмы, невозможно предсказать, в какой момент времени распадется ядро атома радиоактивного элемента и т. п. Большинство попыток, направленных на предотвращение «индетерминизма» квантовой механики, опиралось на естественное, казалось бы, предположение: в квантовой теории не учитываются какие-то скрытые от наблюдателя параметры. Обнаружение и введение их в теорию должно было бы поставить ее в ряд классических детерминистских теорий.

В начале 30-х годов И. фон Нейманом были доказаны теоремы, согласно которым в квантовой механике не может быть «скрытых параметров»^[22]. Но и после этого дискуссии вокруг данной проблемы не прекратились. Выдвигались, в частности, возражения такого характера, что теоремы И. фон Неймана по существу тавтологичны, ибо они не выходят за пределы самой квантовой теории, другое дело — более широкая теория.

Однако в настоящее время накопилось уже достаточное количество экспериментов, которые противоречат концепции скрытых параметров просто на основе здравого смысла (в позитивном значении этих слов). Один из таких экспериментов был проделан недавно Р. Винтером. Он исследовал закон распада ядер, «проживших» в 30—40 раз большее время, чем период полураспада соответствующего радиоактивного элемента. Если бы точный момент распада был предопределен совершенно строго значениями каких-то параметров ядра, допустим, неизвестных нам, то, собрав некоторое количество долгоживущих атомов, мы получили бы аномальный период полураспада.

На самом деле ничего подобного не наблюдалось. «Отсортированные» атомы распадались, как ни в чем не бывало, в полном согласии с прежним статистическим законом. Из этого обстоятельства автор сделал вывод: для процесса радиоактивного распада скрытых параметров не существует^[23].

Мы допускаем, что вывод Винтера не является логически единственно возможным. Можно придумать другие объяснения. Но во всяком случае сторонник классического детерминизма сталкивается здесь с одной фундаментальной трудностью. При поисках детерминистской основы статистических закономерностей он должен объяснить стабильные и закономерные распределения частот событий, т. е. статистические распределения, а их он никак не может объяснить иначе, как путем ссылки на другие распределения. Здесь он сталкивается с парадоксом «регресс в бесконечность»^[24].

Но вернемся к явлению радиоактивного распада и попытаемся проанализировать его с точки зрения причинной концепции «событие-событие». Поскольку наблюдается только одно событие и доказывается, что не существует предопределяющего его во времени события-причины, можно заключить, что такое наблюдаемое событие является одновременно и событием-причиной, и событием-следствием. Другими словами, квантовые явления нельзя разложить на причину и следствие, распределенные во времени, они реализуются одновременно. Такого представления придерживаются многие исследователи. «В этом представлении, — пишет Г. А. Свечников, — причина, порождающая микропроцессы, носит характер не одностороннего воздействия одного объекта на другой, а характер имманентного взаимодействия, определяемого внутренней природой взаимодействующих частиц»^[25].

Теперь мы должны сделать дальнейшие разъяснения в отношении того, какой смысл вкладывается в понятие «событие» в квантовой теории. И здесь не обойтись без гносеологического анализа.

И. фон Нейман разделил процессы микромира, описываемые квантовой механикой, на два типа: процессы первого типа (волновые) и процессы второго типа (корпускулярные). Первые — каузальны, вторые акаузальны. Из них наблюдению поддаются только процессы второго типа. Следовательно, стандартные события с точки зрения квантовой механики — это события, сопровождаемые процессами второго типа. Различие между двумя видами процессов, отмечает И. фон Нейман, глубоко фундаментально: «Даже отвлекаясь от разного поведения относительно принципа причинности, они отличаются тем, что первый (термодинамически) обратим, а второй — нет»^[26].

Можно с уверенностью заключить, что мы непосредственно наблюдаем только те события, которые сопровождаются термодинамически необратимыми процессами.

Эта точка зрения нашла неожиданное подтверждение и с другой стороны. В работах Л. Бриллюэна было показано, что процесс получения информации об объектах микромира неизбежно связан с возрастанием энтропии в соответствующих системах. С необходимостью следует и обратное положение: нельзя получить никакой информации, не затратив на это негэнтропии (энтропии с отрицательным знаком), т. е. не создав условия для необратимого процесса^[27].

Дальнейшее исследование вопроса усложняет нарисованную здесь картину, поскольку приходится учитывать объективную реальность процессов первого типа. Еще М. Планк обратил внимание на обратимые и необратимые процессы в экспериментах со световыми лучами. Данная им формула для энтропии пучка света недвусмысленно показывала, что распределение энергии одного луча между двумя лучами, подобными ему в геометрическом отношении, связано с увеличением энтропии. На самом деле энтропия возрастает не всегда, и если разделенные лучи удается заставить интерферировать, энтропия остается неизменной. Этот феномен оказалось возможным объяснить на основании принципа Больцмана, касающегося связи энтропии с вероятностью^[28]. Стало ясно, что, если разделение луча света на два пучка происходит без необратимых процессов, сведенные вместе они интерферируют между собой.

Но что происходит, если на полупрозрачное зеркало, которое разделяет луч света на два пучка, пускать по одному фотону? Фотон не может разделиться на две части.

Тем не менее картина интерференции, фиксируемая, скажем, на фотопластинке, повторяется. Более 30 лет назад П. Дирак высказал следующее утверждение: «Каждый фотон интерферирует лишь сам с самим собой. Интерференции между двумя разными фотонами никогда не происходит»^[29].

Этот парадоксальный вывод легко понять, если учесть, что заключение делается на основании только того, что непосредственно наблюдается, т. е. в результате наблюдения событий, сопровождаемых необратимыми процессами. Можно было бы предполагать, что в явлениях этого рода разыгрываются еще какие-то ненаблюдаемые события, но это предположение оставалось не более чем догадкой^[30].

Ситуация стала проясняться с развитием лазерной техники. С изобретением лазеров появилась возможность заставить интерферировать лучи света от двух различных источников. В опытах Мэнделя и Пфлигера, начатых в 1967 г., было более определенно показано, что каждый фотон, поочередно испускаемый двумя лазерами, дающими когерентные пучки света, интерферирует сам с собой, если о фотонах судить по событиям, сопровождаемым опять-таки необратимыми процессами^[31]. В то же время наличие второго лазера абсолютно необходимо для интерференции. Этот результат заставляет думать, что каждый фотон взаимодействует со своей возможностью, т. е. с другим, виртуальным фотоном, который сопровождается обратимым процессом, т. е. процессом первого типа.

Естественно поэтому сделать вывод, что наблюдаемые события, сопровождаемые необратимыми процессами, не неисчерпывают всех событий микромира. Согласно квантовой теории поля, существует отличная от нуля вероятность обнаружить частицы — продукты распада ядра — в любом месте пространства в любое время. Следовательно, события в ядре происходят независимо от того, наблюдаются они или нет, независимо от того, какой процесс их сопровождает: обратимый или необратимый. Вместе с тем только по необратимым процессам констатируется факт распада ядра, и этот факт свидетельствует о корпускулярном процессе второго рода, если иметь в виду классификацию, предложенную И. фон Нейманом.

С точки зрения микроуровня, по-видимому, бессмысленно спрашивать, какова причина того или иного микрособытия: они происходят неизбежно, так же как неизбежно движение материи. Но можно подойти к обобщению понятия причинности таким образом, чтобы в понятие причины вкладывать смысл основания наблюдаемых событий. Тогда все микрособытия в рамках определенных условий будут служить основанием наблюдаемых на макроуровне событий, сопровождаемых необратимыми процессами. Основанием испускания электронов в электронной пушке служит нагрев металлической спирали вместе с постоянно существующим вокруг нее облаком виртуальных электронов, основанием распада ядер радиоактивных элементов являются их постоянные флюктуации и т. п. Такие явления носят статистический, вероятностный характер.

Все это отнюдь не свидетельствует в пользу идеала классического детерминизма. Второй аспект поставленной дилеммы выражает собой альтернативу, несовместимую с классическим понятием физического объекта, с его траекторным движением в пространстве и времени.

5. Пример возможного синтеза

Синтезировать два аспекта рассматриваемой дилеммы — значит найти законное, место качественно понимаемой вещи, или материального объекта, в волновых процессах первого типа (процессы второго типа вполне совместимы с интуитивным представлением частицы). Строгий логический синтез этого рода будет достигнут тогда, когда появится логически непротиворечивая теория элементарных частиц, объединяющая в себе квантовую механику и теорию относительности или выявляющая их пределы. В настоящее время такой теории еще нет. Однако в квантовой теории поля достаточно сильно развиты многие полукачественные методы вычислений, имеют место всевозможные обходные маневры типа процедуры перенормировок квантовой электродинамики и т. п., которые приводят к хорошему согласию с опытом и проливают свет на нашу проблему.

На первый взгляд кажется, Что релятивистская квантовая теория поля не интересуется различием между процессами первого типа и процессами второго типа (волновыми и корпускулярными). Язык волны и язык частицы представляются в ней эквивалентными. Это обстоятельство объясняется тем, что квантовая теория поля имеет дело только со спектрами возможностей. В результате вторичного квантования в ее математический аппарат волновые функции входят в качестве операторов. Если в результате решения уравнений получена амплитуда вероятности для того или иного параметра, то это все, что требуется от квантовой теории поля, и возможность измерения единичного события задается автоматически.

Но так представляется дело только при исходных положениях теории. В глубине же ее находят отражение процессы, которые принципиально не могут быть непосредственно наблюдаемыми. Поясним это более последовательно.

При объединении квантовой механики с теорией относительности законы первой должны быть подчинены принципам релятивистской инвариантности. Это значит, во-первых, что в соотношениях неопределенностей Гейзенберга Δx · ΔPx ≥ h и Δt · Δ E ≥ h Δx и Δt должны удовлетворять инварианту ds² = Δt² — Δx² (с = 1). Во-вторых, необходимо соблюдение и еще одного релятивистского инварианта q² = Е² — р² = х², где х = 0 для фотонов и х = m₀ для частиц с массой покоя m₀.

На самом деле эти условия выполняются далеко не всегда. Для виртуальных процессов х² либо отлично от нуля (в случае фотонов), либо меньше нуля, что говорит о мнимом характере массы покоя частицы. Виртуальные процессы не поддаются непосредственному наблюдению. Это роднит их с волновыми процессами первого типа. Мы по можем сейчас представить полную дискурсивную цепь рассуждений, ведущих к доказательству тождества процессов виртуальных и процессов первого типа. Но по условиям входных и выходных данных теории такое тождество представляется несомненным.

Виртуальные процессы в отличие от так называемых реальных характеризуются тем, что для них нарушается релятивистское требование инвариантности квадрата четырехвектора q (Е, icp), определяющее законы сохранения энергии и импульса. Поскольку наблюдаемые события, сопровождаемые необратимыми процессами, автоматически удовлетворяют этому требованию, они носят название реальных. С другой стороны, поэтому вполне логично отождествить виртуальные процессы с процессами волновыми, ненаблюдаемыми.

После этого представляется реальная возможность подвести понятие микрообъекта (материального объекта) под волновые процессы. Р. Фейнман наглядно показал, что с точки зрения микроуровня различие между реальными и виртуальными частицами (в данном случае фотонами) относительно. Для реальных фотонов не соблюдается, вообще говоря, строгое условие q² = 0, но имеет место приближение q² → 0^[32].

Таким образом, один и тот же микрообъект может выступать в определенных условиях и как «реальный», и как «виртуальный». Но «виртуальный» не означает нереальный. Виртуальный объект воплощает в себе возможность наблюдаемого объекта^[33].

Остается посмотреть на разбираемый вопрос с точки зрения макроуровня. Ю. В. Сачков в ряде своих работ неоднократно отмечал своего рода «иррациональный», или «трансцендентный», характер перехода от потенциальных возможностей к наблюдаемым характеристикам квантового объекта. «Трансцендентность» эта выражается комплексным характером волновой функции^[34]. Что означает данный момент теории? Противоречит ли он сказанному выше об относительности различия между реальными и виртуальными частицами? Противоречия здесь нет. Следует помнить, что на макроуровне фиксируются события, сопровождаемые необратимыми процессами. Феномен необратимости и отражает «иррациональность» перехода от потенциальных возможностей к наблюдаемым явлениям.

Мы снова вернулись к «затерянному» было миру объектов, чтобы установить его статус во всех правах. Вообще говоря, все непредубежденные исследователи, стихийные и сознательные материалисты никогда не теряли его из виду. Они всегда смотрели на мир событий, или фактов, как на абстракцию от более фундаментального мира материальных объектов. И сколь бы необычным, «странным», диковинным ни раскрывался мир элементарных частиц, это все же мир совокупности вещей, а не событий, если следовать вышеприведенному определению понятия вещи. Фундаментальной чертой процессов микромира является их вероятностный характер. В этом мире происходит все, что может происходить в рамках дозволенного законами сохранения^[35]. И наконец, самое фундаментальное свойство «странного» мира сводится к его объективному, независимому от наблюдателя существованию.

Отметим в заключение, что анализ проблемы взаимоотношения понятий события и материального объекта свидетельствует о существенном обогащении наших представлений о структурной организации материи. Соответственно этому обогащается общее учение о детерминизме, включающее в себя учение о причинности и закономерности. Возникновение двух разных, даже в некоторых отношениях взаимоисключающих взглядов на структуру мира, поиски их синтеза говорят о глубоко диалектическом характере развития нашего познания.

1. См. В. А. Смирнов. Моделирование мира в структуре логических языков. — «Логика и методология науки». М., 1967. ↑
2. См. А. И. Уемов. Онтологические предпосылки логики. — «Вопросы философии», 1969, № 1, стр. 68. ↑
3. В. И. Ленин. Полн. собр. соч., т. 18, стр. 274. ↑
4. См., например, «Закон, необходимость, вероятность». М., 1967, стр. 289. ↑
5. См. Л. Витгенштейн. Логико-философский трактат. М., 1958, п. 1.1; 1.2. ↑
6. Там же, стр. 16. ↑
7. См. В. Гейзенберг. Философские проблемы атомной физики. М., 1953, стр. 49—50. ↑
8. См. А. А. Фридман. Мир как пространство и время. М., 1965, стр. 67 ↑
9. Некоторые исследователи придают экспликанду «событие-событие» универсальное значение. К ним, в частности, относится польский философ-материалист Вл. Краевский. ↑
10. См. А. М. Мостепаненко. Хроногеометрия и причинная теория времени. — «Вопросы философии», 1969, № 9. ↑
11. А. Д. Александров. Философское содержание и значение теории относительности. — «Философские проблемы современного естествознания». М., 1959, стр. 121. ↑
12. В. Рассел. Человеческое познание, его сфера и границы. М., 1957, стр. 358. ↑
13. В. Russel. The Analysis of Matter. New York, 1954, p. 244. ↑
14. A. Lande. Why do Quantum Theorists Ignore the Quantum Theory? — «The British Journal for Philosophy of Science», vol. 15, 1955, N 60. ↑
15. M. Bunge. Physics and Reality. — «Dialectica», vol. 20, 1966, Fasc. 2, p. 182—184. ↑
16. В. И. Ленин. Полн. собр. соч., т. 18, стр. 275. ↑
17. См. А. И. Уемов. Вещи, свойства и отношения. М., 1963. ↑
18. На этих парадоксах мы сейчас не имеем возможности останавливаться. Часть из них изложена в кн. М. В. Поповича «О философском анализе языка науки». Киев, 1966, стр. 79—80. ↑
19. И. П. Стаханов. Некоторые особенности квантово-механического описания. — «Вопросы философии», 1966, № 9, стр. 109. ↑
20. Там же. ↑
21. М. Э. Омельяновский. Об абсолютном и относительном в современной физике. — «Философия и современное естествознание». Материалы к XIV международному Венскому конгрессу, представленные философами Советского Союза. Вып. 1. М., 1968, стр. 77. ↑
22. См. И. фон Нейман. Математические основы квантовой механики. М., 1964, стр. 225—227 и далее. ↑
23. R. Winter. Large-Time Exponential Decay and «Hidden Variadles». — «Physical Review», vol. 126, 1962, N 3, p. 76—77. ↑
24. См. С. Амстердамский. Об объективных интерпретациях понятия вероятности. — «Закон, необходимость, вероятность», стр. 92. ↑
25. Г. А. Свечников. Причинность и детерминизм в квантовой теории. — «Философские проблемы физики элементарных частиц». М., 1963, стр. 247. ↑
26. И. фон Нейман, Математические основы квантовой механики, стр. 307. ↑
27. См. Л. Бриллюэн. Научная неопределенность и информация. М., 1966. ↑
28. См. подробнее об этом в кн.: М. Лауэ, История физики. М., 1956, стр. 181-182. ↑
29. П. Дирак. Принципы квантовой механики. М., 1960, стр. 25. ↑
30. См. К. Д. Синельников. О философских вопросах современной физики. — «Философские вопросы современной физики». Киев, 1956. ↑
31. «Journal of the Optical Society of America»,’ vol. 58, 1968, N 7, p. 946. ↑
32. R. Р. Feynman. The Theory of Fundamental Processes. New York, 1962. ↑
33. Подробнее об этом см.: Л. Г. Антипенко. Развитие понятия материального объекта в физике, микромира. — «Вопросы философии», 1967, № 1. ↑
34. См. Ю. В. Сачков. Эволюция стиля мышления в естествознании. — «Вопросы философии», 1968, № 4. ↑
35. См. К. Форд. Мир элементарных частиц. М., 1965 ↑