В структуре научного исследования
В СТРУКТУРЕ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ В. Гейзенберг
< …> стоит сообщить о беседе с Эйнштейном, происшедшей после моего доклада о новой квантовой механике в Берлине. Берлинский университет считался тогда оплотом физической науки в Германии. Здесь работали Планк, Эйнштейн, фон Лауэ и Нернст. Здесь Планк открыл квантовую теорию, а Рубенс подтвердил ее своими измерениями теплового излучения, и здесь же Эйнштейн в 1916 году сформулировал общую теорию относительности и теорию гравитации. Центром научной жизни являлся физический коллоквиум, который восходил еще к традиции времен Гельмгольца и на который большей частью в полном составе приходили профессора физики. < …> Поскольку тут мне впервые представлялась возможность лично познакомиться с носителями прославленных имен, я не пожалел усилий, чтобы как можно яснее изложить понятия и математические основания новой теории, столь непривычные для тогдашней физики, и мне удалось пробудить интерес некоторых присутствовавших, особенно Эйнштейна. Эйнштейн попросил меня после коллоквиума зайти к нему домой с тем, чтобы мы смогли подробно обсудить новые идеи. По пути он осведомился о ходе моей учебы и о моих прежних интересах в физике. Однако стоило нам войти в его квартиру, он тут же начал разговор с вопроса, касающегося философских предпосылок моей работы: «То, что Вы нам рассказали, звучит очень непривычно. Вы предполагаете, что в атоме имеются электроны, и здесь Вы, наверное, совершенно правы. Но что касается орбит электронов в атоме, то Вы хотите их совсем упразднить, несмотря на то, что траектории электронов в камере Вильсона можно наблюдать непосредственно. Не могли бы Вы несколько подробнее разъяснить причины столь странного подхода? » Орбиты электронов в атоме наблюдать нельзя, — так примерно отвечал я, — но по излучению, исходящему от атома при разрядке, можно непосредственно заключить о частотах колебаний и о соответствующих амплитудах электронов в атоме. Знание всех колебаний и амплитуд в математическом выражении — это ведь и по понятиям прежней физики может служить чем-то вроде эрзаца знания электронных орбит. Поскольку же разумно включать в теорию только величины, поддающиеся наблюдению, мне казалось естественным допустить лишь эти данные, так сказать, в качестве представителей орбит электронов. Но неужели Вы всерьез думаете, — возразил Эйнштейн, — что в физическую теорию можно включать лишь наблюдаемые величины? А разве не Вы сами, — спросил я в изумлении, — положили именно эту идею в основу своей теории относительности? Вы ведь подчеркивали, что нельзя говорить об абсолютном времени потому, что это абсолютное время невозможно наблюдать: для определения времени значимы лишь показания часов, будь то в подвижной или в покоящейся системе отсчета. Возможно, я и пользовался философией этого рода, — отвечал Эйнштейн, — но она тем не менее чушь. Или, сказал бы я осторожнее, помнить о том, что мы действительно наблюдаем, а что нет, имеет, возможно, некоторую эвристическую ценность.
Я был крайне поражен такой позицией Эйнштейна, хотя его аргументы были мне вполне понятны, и поэтому я переспросил: «Идея, что теория есть, собственно, лишь подытоживание наблюдений по принципу экономии мышления принадлежит, вообще говоря, физику и философу Маху; причем не раз утверждалось, что Вы в теории относительности опирались решающим образом именно на эту идею Маха. Но сказанное Вами сейчас идет, по-видимому, в прямо противоположном направлении. Что же я теперь должен думать, или, точнее, что Вы сами думаете по этому вопросу? »
защиту Маха. Наше общение с миром совершается явным образом через наши чувства. Уже когда мы маленькими детьми учимся говорить и думать, мы делаем это за счет возможности обозначить одним словом — скажем, словом «мяч» — очень сложный, но внутренне как-то взаимосвязанный ряд чувственных впечатлений. Мы узнаем слово от взрослых и испытываем удовлетворение от того, что способны объясниться с ними. Мы вправе сказать поэтому, что образование слова и тем самым понятия «мяч» есть акт экономии мысли, поскольку оно дало нам простой способ объединить свои довольно-таки сложные чувственные впечатления. Мах совсем не касается здесь вопроса о том, какими психическими и телесными предпосылками должен обладать человек — в данном случае маленький ребенок, — чтобы начался процесс взаимопонимания. У животных он, как известно, функционирует намного хуже. Но это уже другая тема. Мах полагает, далее, что формирование естественнонаучных теорий — порой очень сложных — происходит принципиально аналогичным образом. Мы пытаемся единообразно упорядочить феномены, свести их к чему-то простому до тех пор, пока не удастся с помощью небольшого числа понятий осмыслить какую-нибудь достаточно большую группу явлений, и «понимание» означает здесь, собственно, не более чем способность охватить это многообразие явлений с помощью немногих простых понятий. Так вот, все это звучит весьма правдоподобно, но следует все-таки спросить, как понять сам принцип экономии мысли. Идет ли здесь речь о психологической или о логической экономии, иначе говоря, идет ли речь о субъективной или объективной стороне явления. Когда ребенок формирует понятие «мяч», достигается ли тут лишь психологическое упрощение, т. е. сложные чувственные впечатления подытоживаются в одном понятии, или мяч действительно существует? Мах, вероятно, ответил бы: «Утверждение, что мяч действительно существует, не содержит ничего, кроме констатации наличия легко обобщаемого комплекса чувственных впечатлений». Но тут Мах неправ. Ибо, во-первых, утверждение «мяч действительно существует» содержит массу высказываний о потенциальных чувственных впечатлениях, которые вероятным образом поступят к нам в будущем. Потенциальное, ожидаемое есть важная составная часть нашей действительности, о которой нельзя просто забыть, замечая один факт. И во-вторых, надо учесть, что умозаключение от чувственных впечатлений к представлениям, к вещам относится к основным предпосылкам нашего мышления, и если бы мы захотели говорить только о чувственных впечатлениях, то сами лишили бы себя языка и мышления. Иначе говоря, тот факт, что мир действительно существует, что в основе наших чувственных восприятий лежит нечто объективное, Мах обходит стороной. Я не собираюсь защищать наивный реализм, я-то уж знаю, какие трудные вопросы тут возникают, однако и понятие наблюдения у Маха мне кажется как-то уж слишком наивным. Мах поступает так, как если бы было уже известно, что означает слово «наблюдать», и поскольку он надеется, что
можно ускользнуть от решения о субъективности или объективности наблюдаемого, то в его понятие простоты и входит столь подозрительно коммерческая черта: экономия мысли. У этого понятия чересчур уж субъективная окраска. В действительности простота законов природы — тоже объективный факт, и тут следовало бы для корректности образования понятия привести субъективную и объективную стороны простоты в должное равновесие. Но это, видать, слишком сложно. Однако вернемся лучше к предмету Вашего доклада. Боюсь, что именно в том пункте, о котором мы сейчас говорили, Вы в своей теории еще встретитесь позднее с трудностями. Объяснюсь точнее. Вы ведете себя так, будто в сфере наблюдения можете все оставить в прежнем виде, т. е. будто Вы имеете право говорить на старом языке о том, что наблюдают физики. Но тогда Вам придется также сказать: в камере Вильсона мы наблюдаем траекторию проходящего через камеру электрона. А в атоме, на Ваш взгляд, никаких электронных орбит уже не оказывается! Это же, согласитесь, очевидная чушь. Нельзя ведь из-за простого уменьшения пространства, в котором движется электрон, отменять само понятие его траектории. Мне пришлось в меру сил защищать новую квантовую механику: «Пока мы вообще еще не знаем, на каком языке можно говорить о том, что происходит внутри атома. У нас, правда, есть математический язык, т. е. математическая схема, с помощью которой мы можем вычислить стационарные состояния атома или вероятности перехода от одного состояния к другому. Но мы еще не знаем — по крайней мере полностью не знаем, — как этот язык связан с обычным языком. Разумеется, установить эту связь нам необходимо, чтобы иметь хотя бы возможность приложить теорию к экспериментам. Ведь об экспериментах мы всегда говорим на привычном языке, т. е. на языке классической физики. Я поэтому не могу утверждать, что мы уже поняли квантовую механику. Надеюсь, что математическая схема уже в полном порядке, однако ее связь с обычным языком еще не установлена. Лишь когда это удастся, появится надежда описать и траекторию электрона в камере Вильсона, не впадая во внутренние противоречия. Для разрешения описанных Вами трудностей просто пока еще время не подошло».
— Хорошо, пусть будет так, — сказал Эйнштейн, — как-нибудь через несколько лет снова поговорим об этом. Но, кажется, в связи с Вашим докладом я вынужден поставить еще один вопрос. В квантовой теории есть два очень разных аспекта. Она старается учитывать то, что справедливо подчеркивал прежде всего Бор, а именно устойчивость атомов, и предусматривает постоянное воспроизведение одних и тех же форм. С другой стороны, она описывает странную черту прерывности, дискретности в природе, что можно очень наглядно наблюдать, например, когда мы в темноте видим на люминесцентном экране световые вспышки, вызванные радиоактивным препаратом. Разумеется, оба эти аспекта взаимосвязаны. В Вашей квантовой механике Вам приходится учитывать и тот, и другой аспекты. Вы умеете рассчитывать дискретные энергетические уровни стационарных состояний. Таким образом, Ваша теория способна, по-видимому, учитывать стабильность определенных форм, которые не могут беспрестанно переливаться друг в друга, но различаются между собой на конечные величины и явно способны формироваться каждый раз заново. Но что происходит при испускании света? Вам известно, что я попытался выработать представление, согласно которому переход атома с одного стационарного энергетического уровня на другой совершается в некотором смысле внезапно, причем разность энергий испускается в виде пакета энергии, так называемого светового кванта. Если это так, то вот Вам особенно яркий пример вашей прерывности. Считаете ли Вы верным такое представление? Могли бы Вы как-то точнее описать этот переход из одного стационарного состояния в другое? В своем ответе мне пришлось сослаться на Бора: «Думаю, Бор хорошо показал, что о таком переходе вообще нельзя говорить в старых понятиях, во всяком случае, его нельзя описывать как процесс в пространстве и времени. Этим, конечно, еще очень мало что сказано. Собственно, только то и сказано, что мы тут ничего не знаем. Следует ли мне верить в световые кванты или нет, я решить не могу. Излучение явно заключает в себе момент дискретности, который Вы изображаете с помощью Ваших световых квантов. Но, с другой стороны, есть и явный элемент непрерывности, который дает о себе знать в явлениях интерференции и который проще всего описать с помощью волновой теории света. Конечно, Вы имеете полное право спросить, можно ли от квантовой механики, которая и сама-то пока еще по-настоящему не понятна, узнать что-либо новое в отношении этих устрашающе трудных вопросов. Я лично думаю, что на это, по крайней мере, можно надеяться. Не исключено, что мы получим интересную информацию при изучении атома, состоящего в энергообмене с другими атомами своего окружения или с полем излучения. Тогда можно будет поставить вопрос о колебаниях энергии в атоме. Если энергия меняется скачками, как то предполагается Вашей идеей световых квантов, то колебание, или, выражаясь математически более точно, средний квадрат колебаний будет больше, чем при плавном изменении энергии. Я склонен думать, что, исходя из квантовой механики, мы получим как раз это, большее значение и, следовательно, непосредственно увидим элемент дискретности. С другой стороны, следует ожидать, что мы обнаружим и момент непрерывности, дающий о себе знать в опытах с интерференцией. Возможно, переход из одного стационарного состояния в другое следует представлять себе аналогично тому, как в некоторых фильмах один кадр переходит в следующий. Этот переход происходит не вдруг, а так, что один кадр мало-помалу блекнет, другой медленно всплывает и становится ярче, так что некоторое время кадры накладываются друг на друга и неизвестно, что мы, собственно, видим. Возможно, точно так же существует некое промежуточное состояние, когда неизвестно, находится ли атом на более высоком или более низком энергетическом уровне». — Теперь, однако, Ваши мысли приняли очень опасное направление, — предостерег Эйнштейн. — Вы вдруг заговорили о том, что мы знаем о природе, а не о том, как природа ведет себя на самом деле. А ведь в естествознании речь может идти только о выяснении того, что реально делает природа. Очень может быть, что Вы и я знаем о природе что-то свое. Но кого это может интересовать? Поэтому, если Ваша теория верна, Вы должны рано или поздно суметь рассказать мне, как ведет себя атом, когда он, излучая, переходит из одного стационарного состояния в другое. Может быть, — ответил я нерешительно. — Однако мне кажется, что Вы слишком жестко пользуетесь языком. Впрочем, признаю, что все мои сегодняшние ответы имели пока характер пустой отговорки. Давайте тогда подождем и посмотрим, как атомная теория будет развиваться дальше. В. Гейзенберг. Часть и целое. Беседы вокруг атомной физики// Избранные философские работы: Шаги за горизонт. Часть и целое. – СПб.: Наука, 2005. - С. 338-345. Вопросы для самоконтроля: 1. На чем основано убеждение Энштейна, что строить теорию только на наблюдаемых величинах нелепо? 2. Проинтерпретируйте тезис А. Эйнштейна: «только теория решает, что < …> можно наблюдать»? 3. На чем основана критическая оценка А. Эйнштейном основного тезиса философской доктрины Маха – принципа экономии мышления?
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|