Файл: Семенчев, В. М. Физические знания и законы диалектики научное издание.pdf

нятИя спина. Но спин с точки зрения старой кван-го- вой теории отражает факт механического вращения электрона вокруг оси, т. е. сугубо классическое пред­ ставление, не принимаемое волновой механикой. В этой точке и сошлись противоположные представле­ ния. Вопрос встал о качественно новом понимании спина. Можно сказать, что до этого момента теория спина пользовалась еще языком прежнего уровня знаний.

Первое предложение о введении спина в волновую механику было высказано В. Паули, но оно содержа­ ло один существенный недостаток — было принци­ пиально нерелятивистским, а поэтому неприменимым для предсказаний тонкой структуры спектров атомов. Дирак, приняв идею Паули, пошел дальше и прямо поставил перед собой задачу: создать волновую ме­ ханику с учетом спина электрона и релятивистских представлений.

Результаты превзошли все ожидания. Уравнения, полученные Дираком при помощи аргументов только квантовой (вот где возник новый уровень!) и реляти­ вистской природы, содержали в себе все свойства, вы­ явленные экспериментом (новое объяснение опыта). Но это означало, что понятие спина может быть по­ лучено и при отказе от классических представлений, что спин —это не простое вращение электрона вокруг оси, а новое фундаментальное свойство элементарных частиц. Сейчас в характеристику каждой элементар­ ной частицы входит понятие спина. В зависимости от того, является ли спин целым или полуцелым, все элементарные частицы делятся на две группы, одна из которых подчиняется статистике Бозе—Эйнштейна, а другая — статистике Ферми—Дирака.

Так возникла новая ступень физического знания, опирающаяся на уризнание существования новых фун­ даментальных свойств, закономерностей, не сводимых

109

к ранее известным. Такое знание по отношению к ра­ нее существующему является, безусловно, качествен­ но новым.

Что же представляет собой это новое знание в смысле научного опыта и научной теории? Согла­ сование, достигнутое на новой основе (квантовые представления), между качественно новым опытом (тонкая структура, «аномальный эффект Зеемана» и ■гиромагнитные эффекты) и теорией (уравнение Ди­ рака) .

Однако новое знание заключает в себе, кроме раз­ решения противоречий прошлого, и устремление в бу­ дущее как предпосылку новых преобразований, логи­ чески ведет к опыту еще более высокого уровня. На первый взгляд казалось, что, замечательно объясняя все известные черты поведения электрона, релятивист­ ская неклассическая волновая механика Дирака ве­ дет к одному по меньшей мере странному следствию. Б уравнении допускается существование решений для отрицательного значения энергии. Такое следствие во­ обще не укладывалось ни в какие физические пред­ ставления. На деле это означало, что для увеличения скорости электрона у него нужно отнять энергию, а для уменьшения скорости — энергию добавить. Так электрон себя ни в одном из опытов не ведет.

Для выхода из создавшегося положения, т. е. для того, чтобы как-то обойти слабую сторону теории, в целом блестяще согласующуюся с опытом, Дирак вы­ двинул остроумную, но в то же время, как казалось, искусственную идею: все состояния с отрицательной энергией электронами заняты, поэтому их плотность всюду одинакова, а одинаковую плотность вообще наблюдать невозможно. Но электронов существует больше, чем может находиться состояний с отрица­ тельной энергией, и поэтому часть их обладает поло­ жительной энергией. Именно эти электроны мы и мо-

110

fi содержание опыта. Поскольку опыт может стать физическим знанием, превратившись в противополож­ ность, а теория, —сопоставив свое содержание с про­ тивостоящим ей опытом, постольку внутренняя жизне­ способность теории и опыта проявляет себя и с необходимостью выражается в единстве противопо­ ложностей — теории и опыта, где каждая из сторон данного единства превращена в свою противополож­ ность.

Сказанное совсем не означает, что все содержание опыта находит свое теоретическое объяснение. Напро­ тив, несводимость опыта к теории обязательно пред­ полагает наличие в опыте теоретически не объясняе­ мых результатов, которые принимаются во внимание при построении теорий. Но в свою очередь все эти не объясненные теоретически результаты являются главным предметом теоретического осмысливания.

Таковыми являются, например, многие законы со­ хранения, открытые в мире элементарных частиц и представляющие собой пока «просто эмпирические правила, природа которых еще не понята сколько-ни­ будь глубоко»

Данный анализ, во-вторых, позволяет отметить и некоторые важные в настоящем плане обстоятельства.

Переходы теории и опыта в свою противополож­ ность, т. е. содержания теории в результаты опыта, а результатов опыта в теорию, означают переходы с одного уровня на другой уровень. Так, эксперименты, которые следуют из теории Тп, по отношению к этой теории будут, конечно, только аналитическими, коли­ чественно значимыми. Но по отношению к теории Тп—\ эти же эксперименты окажутся уже синтетиче­ скими, качественно значимыми, так как из представ-1

1 Р. Кристи, А. Питти. Строение вещества: введение в сов­ ременную физику, стр. 561.

112

лений, лежащих в основе этой теории, они невыводимы. В ином случае эта теория и была бы теорией Тп .

Это как раз и объясняет то положение, что опыт, эксперимент, результат которого может быть описан языком теории Тп, не может быть описан языком теории 7'„_i (без введения понятия собственного мо­ мента вращения электрона нельзя объяснить резуль­ тат опытов, выявивших гиромагнитные аномалии);

В то же самое время теория, построенная на осно­ ве экспериментов £„, в качестве своих следствий должна дать не только все эксперименты Еп, но так­ же и ряд экспериментов Еп+ь которые могут быть описаны на языке этой теории. Следовательно, экспе­ рименты £ n+i описываются языком теории Тп (Яп)> но сама теория Тп строится на основе эксперимен­ тов Еп, которые могут быть описаны на языке тео­ рии У„-1:

Еп{Яп— 0 ~ > Тп{Яп) —1*Еп - \ - к

Это положение прямо свидетельствует в пользу того, что к любой физической теории и к любому физическому опыту необходимо подходить с двух раз-’ личных позиций: с позиции предшествующего уров­ ня знаний и с позиции уровня знания настоящего.

Эти две позиции суть не что иное, как два качест­ венно иных уровня единства эксперимента и теории, различающиеся таким образом, что единство экспери­ мента Еп и теории Тп обеспечивается, выражается

ческая теория создается как бы дважды: на языке предшествующего уровня технической и теоретической мысли (классическое представление «спина») и на языке нового уровня этой мысли (квантовое представ­ ление «спина»). Переход к этому новому языку и зна­ менует собой переход количественно значимого для

Развитке, как бы повторяющее пройденные уже ступени, но повторяющее их иначе, на

В. И. Ленин

Глава 3

ДИАЛЕКТИКА ОТРИЦАНИЯ

Понимание развития физических знаний было бы не­ полным и односторонним, если бы оно осталось огра­ ниченным представлением о качественном преобразо­ вании физического опыта и физической теории.

Если в результате внутреннего противоречия в фи­ зическом знании 'появляются его качественно новые разделы, если развитие физической науки являет со­ бой процесс смены одних физических знаний другими, то каким образом взаимосвязаны в этом процессе сменяемое и сменяющее? Без наличия такой взаимо­ связи нет истории науки (т. е. нет развития науки). Без раскрытия закономерностей этой связи невозмож­ но дать объяснение этой истории, объяснение, в необ­ ходимости которого в отличие от простого описания «заключена самая суть марксистско-ленинской исто­ рии естествознания» История физической мысли не может рассматриваться как простой набор научных событий или последовательные «вспышки научной1

1 См. Б. М, Кедров. В. И. Ленин и диалектика развития ес­ тествознания («Материалы к Второму Всесоюзному совещанию по философским вопросам современного естествознания, посвя­ щенному 100-летию со дня рождения В. И. Ленина»). М., 1970.

стр. 2—3. .

мысли», которые безвозвратно уходят в прошлое, не оставляя следа в настоящем и не оказывая влияния на будущее'. Уже потому, что качественно новые фи­ зические знания возникают на основе имевшего место противоречия и заключают в себе противоречие как основу следующего этапа физической мысли, в пони­ мание развития физических знаний необходимо вклю­ чить представление о закономерностях связи прошло­ го, настоящего и будущего. И если сами научные открытия могут стать достоянием истории, то законо­ мерности их возникновения и развития продолжают действовать и сейчас как закономерности общего хода всего человеческого познания, всей науки вообще, и естествознания, и политической экономии, и истории Так перед нами встает вопрос о форме процесса пре­ образования физических знаний, т. е. о закономерно­ стях связи прошлого с настоящим, а настоящего с бу­ дущим в процессе развития физической мысли.

1. СООТВЕТСТВИЕ ПРИНЦИПАМ

Утверждение о том, что прошлое влияет непосредст­ венным образом на формирование настоящего, а на­ стоящее — на формирование будущего, ни в коем слу­ чае не является тривиальным и само-собой разумею­ щимся. Отдельные сторонники субъективно-идеалисти­ ческой трактовки развития естествознания (Г. Вейль, например) считали, что новое в физической мысли оп­ ределяется только «капризом гения» и «свободой его мысли», т. е. отрицали наличие объективных законо­ мерностей развития науки.

Представление о развитии физических знаний как о естественноисторическом процессе, т. е. процессе,

1См. В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 29, стр. 298.

116