Проблема детерминизма в современной науке

тех пор таинственной волновую механику. Эти работы, а также созданная к

тому же времени матричная механика Гейзенберга положили конец периода

анархии в развитии квантовой теории, которое началось со смелой гипотезы

Планка о квантах.

В квантовой физике того времени существовало множество противоречий.

Например, в атомной модели Бора для расчета электронных орбит

использовались законы классической механики и электродинамики, а для

объяснения устойчивости электронных орбит привлекались условия квантования.

В рамках одной и той же модели применялись положения, которые иногда прямо

противоречили друг другу.

Однако подход, развитый в 1926 году Шредингером, изначально был

попыткой перехода от корпускулярного описания электрона к чисто волновому,

и порождал свои трудности. Сложности возникали как с интерпретацией

волновой функции (в частности, при переходе к задаче с несколькими

электронами волновую функцию нельзя было отождествлять с классическим

распределением заряда), так и прежде всего с попыткой построить физическую

теорию исключительно на базе волнового представления, отказавшись от идей

корпускулярно-волнового дуализма. Выход из затруднения подсказывали

исследования процессов атомных столкновений, проведенные Максом Борном в

конце лета 1926 года. Анализ рассеяния электронов и альфа-частиц на ядрах

довольно неожиданно дал ключ к пониманию смысла волновой функции

Шредингера: квадрат ее амплитуды соответствовал вероятности обнаружения

частицы в данной точке пространства. В то время как для Шредингера волновая

функция была непосредственно наблюдаемой величиной, Борн отводил ей роль

"направляющего поля" для электронов. Такая интерпретация (получившая

название копенгагенской) поставила волновую механику на прочную физическую

основу и выбила почву из-под многих спекуляций, в том числе из-под наивных

реалистических рассуждений Шрединдерга.

Долгое время одни выдающиеся физики (Бор, Борн, Паули) придерживались

концепции, что все явления природы подлежат лишь вероятностной

интерпретации, в то время как для многих не менее выдающихся физиков нашего

столетия, в том числе многих создателей квантовой механики (Шредингер,

Эйнштейн, Луи де Бройль, Макс Планк) подобное статистическое истолкование

квантовой теории оказалось крайне неприемлемым. Они придерживались

концепции причинности и детерминизма восходящих своими корнями к

классической механике. Суть спора сводилась к следующему: является ли

статистический характер законов квантовой физики результатом неполного

знания, и не уступят ли эти законы свое место новым, не менее

детерминистским, как законы Ньютона, или вероятность лежит в основе законов

самой природы. Так во время пребывания в Копенгагене Шредингер заявил Бору:

Если мы собираемся сохранить эти проклятые квантовые скачки, то

приходиться пожалеть, что я вообще занялся квантовой теорией [7].

Для него было страшно представить, что электрон "мог прыгать, как

блоха" [7]. Широко известно выражение Эйнштейна, что "Бог не играет в

кости". Эта же мысль прослеживается в письме Дж. Франку:

Я могу еще, если на то пошло, понять, что Господь Бог мог сотворить

мир, в котором нет законов природы. Короче говоря, хаос. Но то, что должны

быть статистические законы с вполне определенными решениями, например

законы, вынуждающие Господа Бога бросать кости в каждом отдельном случае, я

считаю в высшей степени неудовлетворительным [7].

В статье "Можно ли считать квантовомеханическое описание физической

реальности полным?" Эйнштейн утверждал, что волновая механика не полна, и

со временем должна появиться статистическая квантовая теория, которая

явиться аналогом статистической механики: движение отдельных частиц должны

быть детерминированы, но вследствие большого числа частиц их ансамбли

должны описываться на основе статистики и теории вероятности [11]. То же

мнение выразил Поль Дирак (1978), считавший, что возможно в будущем

появится усовершенствованная квантовая механика, в которой произойдет

возврат к детерминизму и тем самым подтвердиться точка зрения Эйнштейна. Но

возврат к детерминизму, по мнению Дирака, возможен только ценой отказа от

каких-то основных идей, которые мы сейчас принимаем без малейшего сомнения.

Если мы вернемся к детерминизму, то нам придется каким-то образом заплатить

за это, хотя сейчас трудно предугадать, чем именно.

Ни Дирак, ни Эйнштейн не предложили альтернативной модели атомной

теории. И к настоящему моменту квантовая теория достигла такого уровня в

своем развитии, что решение проблемы вряд ли зависит только от получения

новых экспериментальных данных. Хотя, для описания явлений, в которых

участвуют видимые или осязаемые объекты, физики по прежнему используют

детерминистические законы классической механики, их отношение к

детерминизму при описании явлений такого рода существенно изменилось,

благодаря развитию идеи квантовой механики. Все происходит так, как

происходит, поскольку вероятность этого весьма высока, а вероятность того,

что может быть иначе, весьма незначительна.

Впрочем, ученым ли рассуждать о природе вероятности в описании

квантовых явлений? Да и кто согласится быть детерминированным, когда даже

пошлый электрон притендует на то, что его поведение таковым не является.

Вероятность она присуща и даже бывает различной по своей сути. В процессе

эволюции, в процессах генетической наследственности и развития можно

выделить вероятностные события с устойчивым распределением частот, и

процессы не поддающиеся детерминизации, и в таких случаях "предстоит

выяснить, какое понимание случайности в каком разделе эволюции является

главным" [13].

В своей статье "О детерминизме" Я. Лукасевич, раскритиковав закон

дедукции и принцип причинности, как фундамент детерминистского

мировоззрения, пришел к выводу, что "аргументы, извечно приводимые в пользу

детерминизма, не выстояли под огнем критики". Далее он пишет: "Несомненно

из этого не следует по меньшей мере, что детерминизм является ошибочной

точкой зрения, ошибочность аргументов не служит доказательством ошибочности

тезиса. Только одно я хотел бы сказать, основываясь на приведенной критике,

что детерминизм не является лучше обоснованной точкой зрения нежели

индетерминизм." [9].

Анализируя его статью, другой философ приходит к выводу: "Человек

действительно свободен, если он имеет власть над прошлым" [4]. И, таким

образом, встает вопрос: "Что есть прошлое?" и можно ли на него повлиять? В

последнем вопросе, считает автор, обнадеживающие результаты получал с 1953

г. французский физик Коста де Берга, проводящий идею о внутренней симметрии

между прошлым и будущим, и возможностью воздействия квантового явления не

только на прошлое, но и на будущее.

Впрочем, и без привлечения квантовомеханических явлений рассуждая о

"механизме течения времени" можно прийти к выводу, что "будущее - это

возможность, представляющая собой тенденции дальнейшего развития

конкретного материального объекта". В этой связи "нельзя не согласиться с

тем, что мы говорим о будущем, имея ввиду не вообще что-либо

несуществующее, а то, что мы надеемся видеть когда-либо настоящим" [8].

Таким образом, прослеженная многовековая история развития идей

детерминизма в философии оказывается тесно сопряженной с развитием

аналогичных идей в науке. Вряд ли современное положение в вопросе о природе

вероятности в описании реальных природных процессов, в том числе в жизни

человека, можно считать закрытым, но нельзя не отметить, что и механицизм,

и учение о причинности, и детерминизм испытали на себе глубокое воздействие

последних научных открытий.

Синергетика и детерминизм

Детерминированное и случайное

Опосредованное возможным отношение необходимого и действительного

дополняется в физике нового времени понятиями детерминированного и

случайного. Рассмотрим соотношение этих понятий для случая классического

лапласовского детерминизма. Часто детерминизм Лапласа понимают как

доктрину, согласно которой точное знание положения вещей во Вселенной в

некоторый момент времени to автоматически делает известным положение вещей

во Вселенной в любой другой момент времени. Согласно этой версии

детерминизма, знание о положении вещей в настоящем автоматически делает

известным положение вещей в сколь угодно отдаленном будущем и сколь угодно

отдаленном прошлом. Однако Лаплас на самом деле высказывается более

аккуратно [15]:

Ум, которому были бы известны для какого-либо данного момента все

силы, одушевляющие природу и относительное положение всех ее составных

частей, если бы он вдобавок оказался достаточно обширным, чтобы подчинить

эти данные анализу, обнял бы в одной формуле движения величайших тел

вселенной наравне с движениями легчайших атомов: не осталось бы ничего, что

было бы для него недостоверно, и будущее, так же как и прошедшее, предстало

бы перед его взором. .... Все усилия духа в поисках истины постоянно

стремятся приблизить его к разуму, о котором мы только что упоминали, но от

которого он останется всегда бесконечно далеким.

Лаплас говорит не только об отношении мира и нашего знания о мире, но

и о третьем элементе отношения - гипотетическом уме, бесконечно

отличающемся от нашего познающего рассудка. Во-первых, проблема состоит не

только в том, что мы знаем не все физические характеристики или знаем их

неточно, но и в том, что наш рассудок не обладает достаточной

“аналитической силой”. Как мы теперь знаем, недостаток “аналитической силы”

для анализа сложных систем касается не только вычислительных мощностей, но

и самого аналитического аппарата. Во-вторых, проблема (и, очевидно, главная

проблема) состоит в том, что мы знаем не все “силы, одушевляющие природу”.

Под силой здесь Лаплас понимает то, что сейчас называют “взаимодействием”

(гравитационное, электромагнитное, и т.д.). То есть проблема, согласно

Лапласу, состоит в том, что знание фундаментальных законов, которым мы

обладаем, остается неполным и только вероятным.

Как же мыслит гипотетический лапласовский ум? Предположим, что законы

механики Ньютона установленны и абсолютно точны. Положение тела (в фазовом

пространстве координат и скоростей) в момент времени to автоматически

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6



Реклама
В соцсетях
скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты скачать рефераты