Лорен Грэхэм - Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе

Здесь было сказано очень мало в защиту теории резонанса, хотя критика этой теории была дана в значительных деталях. В действительности же теория резонанса уже доказала свою полезность в науке. И если завтра эта теория будет заменена новой теорией, то понятие резонанса будет продолжать служить своему важному и полезному назначению. Авторы теории предупреждали, что резонансным структурам нельзя придавать физического значения, так как они являются в первую очередь вспомогательными описаниями. Однако верно и то, что некоторые химики ошибочно воспринимали резонанс как механическое явление [781]. Теория резонанса является созданной человеком системой организации и понимания сложных фактов, полученных из химических реакций, — системой, о которой, следуя реалистической эпистемологии, можно думать, что она имеет некоторое сходство со структурой молекулы, но не идентична ей.

Однако необходимо добавить, что под обсуждением теории резонанса скрывалась достаточно интересная философская проблема. Как в случае с квантовой теорией, интерпретация в терминах модели, приданной математическому формализму, настолько далека от привычных описаний физической природы, что вызывает неудобство у некоторых естествоиспытателей и философов. Важной философской проблемой в этом случае является использование моделей в научном объяснении. Это является серьезной темой, о которой много писали философы науки; тот факт, что участники обсуждения теории резонанса в Советском Союзе никогда не касались этой проблемы полностью, не противоречит тому, что проблема существовала. Можно надеяться, что в будущем советские авторы обсудят теорию резонанса с точки зрения философского анализа, не поднимая вопроса о вмешательстве в работу естествоиспытателей.

Мери Хессе так описывала интеллектуальную проблему, заключавшуюся в использовании моделей: «Главное философское обсуждение моделей касалось вопроса о том, есть ли какая-либо значительная и объективная связь между объясняющей теорией и ее моделью, связь, которая идет дальше, чем допустимый и, возможно, субъективный метод открытия. Это обсуждение является аспектом старого спора между позитивистской и реалистической интерпретациями научной теории. Многие эпизоды истории естествознания могут рассматриваться как главы этого обсуждения, включая применение бритвы Оккама к научным теориям, ньютонианско-картезианский спор о механическом характере гравитации, дебаты XIX века о механическом эфире и существовании атомов, а также махистский позитивизм» [782].

Среди ученых, описывающих модели только как несущественные вспомогательные средства для построения теорий, были Эрнст Мах, Генрих Герц и Пьер Дюгем. Среди тех, кто спорил о том, что без какой-либо материальной аналогии не существует достаточного основания для предположений, были Н.Р. Кэмпбелл, Э.Г. Хаттен и сама Хессе.

В случае с теорией резонанса реалисты и материалисты не должны смущаться тем, что они не в состоянии построить модель, адекватно объясняющую все реакции определенных химических соединений. Действительно, научная теория, лежавшая в основе классических моделей (теория валентности с точно локализованными химическими связями), давно отвергнута химиками. Современные теории валентности (в которых электроны рассматриваются как микрообъекты в терминах квантовой теории, обладающие, следовательно, как волновыми, так и корпускулярными характеристиками) не допускают таких структурных диаграмм. Однако квантовая теория уже познакомила нас с проблемой наглядности. Таким образом, хотя есть большой интеллектуальный интерес к интерпретации химической валентности, мало существует причин считать, что она является уникально трудным препятствием для сторонников философского реализма или материализма. Как заметила Хессе, «мы должны не удивляться, а быть готовыми к тому, что знакомые модели неадекватны в большей части современной физики» [783].

Из всех философских вопросов, поднятых современной физической теорией, наиболее острыми и существенными были вопросы квантовой механики. В философии естествознания учеными двух предшествующих поколений были выдвинуты несколько проблем — таких, например, как интерпретация специальной теории относительности, — которые привлекали внимание ученых на протяжении нескольких десятилетий или более, но сейчас уже утратили большую часть своей привлекательности; другие вопросы — такие, как обсуждение теории информации и искусственного интеллекта, — лишь недавно приобрели свое значение. Однако в случае с высокоматематизированным аппаратом квантовой механики спор продолжается уже более 50 лет, прошедших после первых публикаций [784]. В этом споре участвуют ученые многих стран, в том числе и из СССР.

Структура квантовой механики может быть разделена на математический формализм и его физическую интерпретацию. Математический формализм, составляющий основу квантовой механики, есть дифференциальное волновое уравнение, решение которого определяет пси (Ψ) функцию; это волновое уравнение было впервые выведено Эрвином Шредингером, который пытался применить сделанное Луи де Бройлем расширение корпускулярно-волнового дуализма не только к свету, но и к элементарным частицам материи. Достоинством этого формализма является то, что он предлагает, на вероятностной основе, числовые величины, делающие возможным более сложное математическое описание микрофизических состояний, включая предсказание будущих состояний, что было невозможным в любом другом формализме. Недостатком математического аппарата квантовой механики является то, что единственная широко принятая (а по мнению некоторых, единственно возможная) его физическая интерпретация противоречит нескольким из наиболее основных человеческих интуитивных представлений о материи. В особенности квантово-механические вычисления, в отличие от классических законов макроскопической области, не дают величин для пространственного положения и импульса микрочастиц с произвольной точностью. Согласно хорошо известному соотношению неопределенности, чем точнее известно положение микрочастицы, тем менее точно известен ее импульс, и наоборот [785].

Ввиду успеха математического аппарата квантовой механики для выведения полезных физических величин возникал естественный вопрос: каково физическое значение волновой функции? Может ли материя действительно иметь волновую природу? Как раз вопросу физической интерпретации математического аппарата квантовой механики были посвящены работы многих философов и естествоиспытателей [786].