ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 122
Скачиваний: 0
Устойчивость атомов не находила объяснения. В 1915 г. она получила (по крайней мере для атома водорода) объяснение с помощью постулатов Бора. Ореол парадоксальности был перенесен в сторону более общих допущений. Постулаты Бора казались выдвинутыми ad hoc, они обладали внушительным «внешним оправданием», но сами по себе казались искусственными. В 20-е годы квантовая механика по зволила вывести постулаты Бора из более общих до пущений. Она приобрела систематический в эйнштей новском смысле характер благодаря соотношению не определенностей Гейзенберга, связанному с этим со отношением аппарату некоммутативной алгебры и борновской вероятностной трактовке волновой функ ции.
В 1927— 1928 гг. Нилыс Бор связал само соотно шение неопределенностей с более общим принципом, который в сущности не был метрическим, не содер жал количественных определений и говорил не об из мерении динамических переменных и количествен ных границах точного измерения, а о возможности измерения. Это — принцип дополнительности. Когда Нернст говорил, что теория относительности Эйнш тейна — это уже не физическая, а более общая те ория, он мог с тем же основанием повторить такую характеристику по адресу принципа дополнительно сти. Но и принцип Эйнштейна и принцип Бора — фи зические принципы, только физика здесь охватывает более общие, приобретающие физический смысл по нятия. В первом случае это понятие геометрической размерности и геометрической аксиоматики. Во вто ром случае речь идет о принципиальной возможности измерений и рассматриваются более общие логико-ма тематические или метаматематические понятия, с по-
352
МОЩЬЮ которых формулируются условия ВОЗМОЖНО СТИ измерений динамических переменных. Мы вскоре вернемся к воровскому принципу дополнительности и к качественно-логическим предпосылкам количест венных соотношений квантовой механики. Сейчас перейдем к роли «внутреннего совершенства» >в наши дни, в период, когда физика без Эйнштейна и без Бора ищет пути синтеза их идей.
В этот период в центре внимания физической мыс ли оказались процессы, принципиально отличаю щиеся от тех процессов, которые считались основны ми, первичными, элементарными в продолжение двух с лишним тысяч лет развития научных представле ний о природе. С времен Демокрита такими процес сами считались движения тождественных себе ча стиц вещества и взаимодействия таких частиц. Эле ментарными представлениями классической картины мира были, во-первых, движение частицы в некото ром заданном поле (механика) и пространственное распространение поля при заданном распределении его источников (теория тяготения, электродинамика и т. д .— вообще, физика в более узком смысле). В не линейной концепции эти представления в какой-то мере сливаются. В квантовой теории распростране ние данного волнового поля рассматривается как дви жение частиц данного типа. Движение квантов по ля — частиц данного типа — определяется в процес се взаимодействия с макроскопическими объектами, причем квантовая детализация, учет корпускулярно волновой природы частиц имеет место только по от ношению к данному полю, к данным частицам, а не к полю, с которым наше поле взаимодействует.
Теперь, в 70-е годы, физике приходится в несопо ставимой с прошлым мере учитывать совсем иные
12 В. Г. Кузнецов |
353 |
процессы. Это процессы такого взаимодействия по*
лей, при котором обе взаимодействующие стороны рассматриваются в качестве квантованных объектов, при которых мы не можем прослеживать движение частицы от мгновения к мгновению и от точки к точ ке даже в тех несколько суженных пределах, которые ставит такому представлению квантовая механика. Здесь теряет непосредственный смысл образ части цы, тождественной себе в нетривиальном смысле, т. е. частицы, которую можно идентифицировать не только в данный момент и в данной точке, но и в различные моменты, в различных точках.
Таковы вакуумные процессы. Чтобы применить к представлению о вакуумных процессах эйнштей новский критерий физической содержательности понятий, этот критерий нужно несколько обоб щить.
Когда речь идет о движении тождественной себе частицы, то предполагается возможным сопоставить теоретически выведенные сведения о состоянии дви жения частицы с регистрацией ее пребывания и ско рости в принципиально неограниченном и даже не счетном числе точек. Квантовая механика ограничи вает это представление, но не меняет его: речь идет все же о регистрации положения и скорости тождест венной себе частицы. Вакуумные процессы не могут быть непосредственно описаны с помощью простран ственно-временных понятий, антиципирующих подоб ную регистрацию. О существовании вакуумных про цессов можно судить по изменению энергии и мас сы, а также заряда находящейся в вакууме «реаль ной» (т. е. нетривиально-себетождественной) частицы. Сами же вакуумные процессы не могут быть обна ружены экспериментом и в этом смысле не обладают
354
титулом «реальности». Здесь будет уместно сказать несколько слов об этом понятии.
Разумеется, реальное существование физическо го объекта не связано с экспериментом, физический объект существует независимо от эксперимента. Но существование физического объекта связано с прин ципиальной возможностью эксперимента, что явля ется простым повторением тезиса о принципиальной экспериментальной познаваемости всего физически существующего, в отличие от чисто формальных, ло гических и математических построений, не обладаю щих физическим бытием. Почему же мы ставим в ка вычки слово «реальность», когда речь идет о «реаль ных» и виртуальных частицах? Ведь виртуальные частицы действительно не могут быть непосред ственно зарегистрированы и виртуальные процессы не могут быть объектом непосредственного экспе римента.
Однако, отказывая виртуальным процессам в ре альном бытии, мы без них не можем присвоить этот предикат и «реальным» частицам. Несколько позже об этом будет сказано подробнее. Пока обратим внимание на различие между движущейся, тождест венной себе, «реальной» частицей и мировой лини ей, т. е. непрерывным множеством пространственновременных точек. Такое множество само по се бе может образовать лишь воображаемую мировую линию, или возможную, или произвольно конструи руемую для сопоставления с другими (как это дела ется в вариационных задачах). Чтобы приписать ми ровой линии физическое бытие, т. е. не только гео метрическую (соответствие заданным условиям), но и экзистенциальную истинность, нужно, чтобы в каж дой мировой точке происходило некоторое событие,
12* 355
причем событие, несводимое к переходу из одной мировой точки в другую. Экспериментировать с неза полненными мировыми линиями так же невозможно, как и с виртуальными процессами. Мы попытаемся развить некоторые заключения из предположения: виртуальные процессы заполняют мировую линию тождественной себе частицы, они и являются теми не сводимыми к пространственно-временным сдвигам событиями, которые позволяют отличить движущую ся, тождественную себе, «реальную» частицу от не заполненной, чисто геометрической мировой линии, придать последней предикат существования, экзи стенциальную истинность. Невозможность экспери ментальной регистрации виртуального процесса объ ясняется именно тем, что он находится вне простран ственно-временного представления, образует как бы ультрамикроскопические поры в пространственновременном континууме.
С этой точки зрения мировая линия частицы пред ставляет своеобразную функцию бытия. Это функ ция, которая в ультрамикроскопических областях ме няет свой вид, испытывает вариационные колебания, придающие ей размытый характер. Вместе с тем макроскопически она является функций определен ного вида, зависящего от полей, в которых движется частица.
Два аспекта — макроскопический и ультрамикроскопический — теряют один без другого физический смысл; они обретают его в качестве дополнительных
ив этом случае отличают реальную, эксперименталь но постижимую частицу от геометрической, хотя бы
ичетырехмерной, точки.
Самый термин «функция бытия», как и появив шийся немного раньше «принцип бытия», ассоцииру
356
ется с демокритовым разграничением материи («бы тия») и пространства («небытия»).
Демокрит назвал «бытием» атомы, а «небыти ем» — пустое пространство. «Бытие» постижимо эм пирически, хотя и не непосредственно; оно действует на органы чувств. Пустота, «небытие», постижима лишь мыслью, она —объект умозрительного, логиче ского и математического, анализа. Вся история науки от Демокрита до наших дней была историей последо вательного сближения этих полюсов. Каждым своим поворотом наука устраняла иллюзию чистого эмпи ризма, как и иллюзию чистого умозрения. Некласси ческая физика сделала в этом направлении реши тельный шаг, вернее ряд шагов. Теория относитель ности рассматривает расстояния, т. е. элементы «не бытия», как нечто неотделимое от материальных тел отсчета. Более того, она видит в пространственном расстоянии проекцию реального движения частицы. Квантовая механика делает мировую линию размы той, но более близкой к «бытию». Наконец, теория элементарных частиц видит в мировой линии нечто заполненное ультрамикроскопическими событиями, которые в свою очередь, в качестве «бытия», не от делимы от макроскопического представления.
Понятие функции бытия может быть обобщено и связано с весьма разнообразными концепциями и проблемами. Например, мысль о классической функ ции действия как мере упорядоченности энтропийно го статистического разброса представляет собой пе ревод указанного понятия на язык теории информа ции ’. Мы вскоре коснемся таких информационных,1
1 См. |
очерк «Бесконечность и относительность», |
стр. |
211. |
357
а также логиконматематических эквивалентов функ ции бытия.
Эйнштейновская физическая содержательность понятий означала, что из них могут быть сделаны экспериментально проверямые выводы о тех или иных пространственно-временных соотношениях, о тех или иных состояниях движения тождественных себе частиц. Уже применительно к квантовой меха нике этот критерий физической содержательности понятий (и связанный с ним, высказанный в поле мике с Бором, критерий полного описания реально^ сти) нуждался в некотором обобщении. Сейчас тре буется еще более радикальное обобщение. Подчерк нем только: обобщение эйнштейновского критерия,, развитие эйнштейновской мысли о принципиальной: возможности экспериментальной проверки выводов.. сделанных из физически содержательной логической' или математической конструкции.
Таким обобщением, может быть, окажется мысль о дополнительности пространственно-временного опи сания и констатация несводимых к пространственновременным соотношениям ультрамикроскопических процессов в «порах» пространства-времени.
На подобную мысль наталкивает современная си туация. Как только что говорилось, о вакуумных про цессах можно судить по энергии, массе и заряду «ре альной» частицы. И именно здесь современную фи зику поджидало очень тяжелое затруднение: энергия, масса и заряд частицы при учете ее взаимодействия с вакуумом оказываются бесконечными. Применен ные для исключения бесконечных значений рецептур ные приемы обладают беспрецедентным «внешним оправданием»: теоретически выведенные величины совпадают с результатами эксперимента до такого
358
знака йослё запятой, который никогда еще не встре чался в физике при аналогичных сопоставлениях. Но «внутреннее совершенство» отсутствует в этих методах устранения бесконечностей, и отсутствует с беспрецедентной явственностью. Методы устранения расходимостей не могут быть выведены из общей концепции, из фундаментальных, связанных со всей суммой знаний о природе исходных допущений.
Только что говорилось о необходимости обобще ния эйнштейновского критерия физической содержа тельности при анализе вакуумных процессов. Тради ционное понимание такого критерия приводит к по пытке однотипным образом описать исходные вакуум ные процессы и элементарные экспериментальные констатации. Элементарные экспериментальные кон статации — это регистрация движения, пребывания частиц в образующих непрерывную мировую линию мировых точках. Если применять представление о непрерывной мировой линии к вакуумным процессам, мы получаем физически бессмысленные бесконечные значения массы и заряда.
Уже в 40-е годы физика по существу стала на путь отказа от однотипного с такими эксперименталь ными регистрациями представления о вакуумных процессах. Для небольших, ульграмикроокопических, пространственно-временных областей отказывались от пространственно-временных представлений, от представления о непрерывных мировых линиях тож дественных себе частиц. В ряде по существу эквива лентных друг другу попыток переформулировки или обобщения квантовой электродинамики гамильтонов формализм, анализ движения от точки к точке и от мгновения к мгновению заменяли другими методами и представлениями.
359