Хилари Патнэм - Реализм с человеческим лицом

Идеи Бора являются в высшей степени противоречивыми и остаются таковыми по сей день. Одна из упомянутых мною идей о том, что квантовая механика по сути своей предполагает использование классической физики (для описания аппарата измерения), как мне представляется, утратила свое значение. Классическая работа фон Неймана показала, как можно проанализировать измерения в понятиях чисто квантовой механики. [3] Neumann J. von. Mathematical Foundations of Quantum Mechanics Princeton, N. J.: Princeton University Press, 1955. Я обсуждаю точку зрения Неймана в своей книге “Quantum Mechanics and the Observer”, гл 14 книги “Realism and Reason”. Cambridge: Cambridge University Press, 1975, которая представляет собой 3-й том моей книги “Philosophical Papers”. Однако “разрыв между наблюдателем и системой” оказался более глубоким, и именно этот разрыв, а также идея отнесенности физических понятий к экспериментальной ситуации лежат в основе интерпретации Бора. Немногие физики сегодня восприняли бы “дополнительность” в боровском смысле, т. е. как относящуюся в первую очередь к дополнительному использованию классических понятий. В дальнейшем мы не будем больше говорить об этом аспекте мысли Бора.

Для того чтобы увидеть, как далеко хотят пойти оппоненты Копенгагенской интерпретации, я напомню о проблеме, появившейся сразу же в связи с воззрениями сторонников Копенгагена, а также об антикопенгагенском ответе на эту же проблему, который, однако, появился много лет спустя.

Предположим, что у меня есть система, описанная настолько полно, насколько это под силу квантовой механике. В квантовой механике описания называются “состояниями” [4] В дальнейшем в целях упрощения я вынужден отождествлять состояния и их описания. ; наиболее полное, с формальной точки зрения, описание называется “максимальным состоянием” (а также “волновой функцией” или “пси-функцией”). Для ясности представим систему атома радия в стадии радиоактивного распада. Несколько упрощая проблему, скажем, что в будущее время t атом может находиться или в исходном состоянии А, или в состоянии “распада” В. (Другими словами, атом может испустить или не испустить один или больше квантов радиации). “Недетерминистический” характер теории совершенно не отражается в математическом формализме! Математически формализм – знаменитое уравнение Шредингера – говорит о том, что атом совершает переход от исходного состояния А в новое состояние А'. То, что атом может распасться (состояние В) или остаться прежним (состояние А) отражается не с помощью статистического элемента в самом уравнении Шредингера, как можно было бы ожидать в случае нормальной стохастической теории, а скорее с помощью факта, что новое состояние А' является, в некотором смысле, “суперпозицией” двух противоположных возможностей А и В.

Этим свойством теории с самого начала воспользовались оппоненты Копенгагенской интерпретации: среди оппонентов были как Эйнштейн, так и сам Шредингер. “Посмотрите, – говорили они, - так называемая "суперпозиция" A и В в действительности совершенно не является полным описанием. Когда Вы говорите, "система будет находиться в состоянии А" это означает, что система будет находиться или в состоянии А, или в состоянии В. Квантовая механика является просто неполным описанием физической реальности. Ее так называемые "максимальные состояния" типа А' являются только частичными описаниями”.

Защитники Копенгагенской интерпретации [5] Защита данного возражения содержится в работах фон Неймана. Сам Бор сказал бы, что переход А -› А' является чисто формальным, не имеющим смысла вне конкретной экспериментальной ситуации. Если экспериментальная ситуация такова, что измерение сделано во время t с целью выявить распался атом или нет, то соответствующей классической картиной будет та, что атом уже находится в состоянии А или в состоянии В (т. е. он уже испустил радиацию или еще нет), и измерение определяет в каком именно; но это лишь "классическая картина", хотя и соответствующая конкретной экспериментальной ситуации. Вопрос “В каком же состоянии находится атом во время t, если измерений не проводится?” с научной точки зрения не имеет смысла, согласно Бору. возражали, что предсказание, что атом переходит в состояние А' относится к тому, что произойдет с атомом, когда он будет изолирован – a fortiori [6] Тем более (лат.) – Прим. перев. , когда не делается никаких измерений. Если измерение делается во время t, то оно “перебрасывает” систему или в состояние А, или в состояние В. Детерминистский переход

А -› А'

управляет революцией изолированного атома радия. (Этот переход является настолько “неклассическим”, что любая попытка его реального отображения является несоответствующей, как говорят защитники Копенгагенской интерпретации). Стохастический переход

А' -› или А или В

управляет измерением взаимодействия. (Этот стохастический переход представляет собой знаменитый “коллапс волнового пакета”.)

Я должен извиниться перед не-ученым читателем за кажущееся отклонение в технические детали; то, что я излагаю, не является описанием научной теории, это представление удивительного события в недавней истории науки, значение которого должен оценить сам читатель.

Событие, о котором я говорю, представляет собой появление несколько лет назад в квантовой механике так называемой Интерпретации Множественности Миров. Эта интерпретация, предложенная Эверетом и Де Виттом [7] Everett H. Relative State Formulation of Quantum Mechanics // Witt B. S. De, Graham N The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics Princeton, N J Princeton University Press, 1973. и поддерживаемая некоторое время Джоном Уиллером, продолжает иметь увлеченных сторонников среди квантовых космологов. Однако, это больше похоже на историю из последнего бестселлера по научной фантастике, чем на теорию, развиваемую серьезными учеными

То, о чем сообщает теория, может быть объяснено (неформально, разумеется) с помощью моего примера с атомом, проходящим или непроходящим через период радиоактивного распада. Согласно Интерпретации Множественности Миров, весь космологический универсум представляет собой “систему” в квантово-механическом смысле. Таким образом, “разрыв между наблюдателем и системой” просто отбрасывается. Эта интерпретация стремится восстановить свойство ньютоновского мировоззрения, о котором я говорил как о “Божественном В и дении” мира, восстановить это свойство, по-видимому, любой ценой. Более того, согласно этой интерпретации, уравнение Шредингера [8] Точнее говоря, уравнение Дирака или его последователей состоит в том, что уравнение имеет место, когда квантовая механика и теория относительности будут окончательно согласованы. является уравнением, управляющим лишь физическими процессами – универсум развивается детерминистически, согласно этой точке зрения; мысль, что индетерминизм характеризует квантовую механику, также отбрасывается. Не существует “редукции волнового пакета”. То, что происходит в экспериментальной ситуации типа описанной выше, согласно Интерпретации Множественности Миров, не является недетерминистическим “прыжком” универсума в состояние А или В при проведении измерений [9] Строго говоря, в этом рассуждении, согласно Интерпретации Множественности Миров, состояния А и В должны быть заменены соответствующими состояниями целостного космологического универсума. , а представляет собой “разделение” универсума на два параллельных мира (математически один из них представлен “относительным состоянием” А, другой – “относительным состоянием” В). В одном из этих “параллельных миров” или “ветвей” атом распадается, в другом – нет.