Наблюдение в квантовой теории
Согласно «копенгагенской интерпретации» квантовой теории (названной так по месту своего рождения — Институту теоретической физики в Копенгагене), частные суждения становятся определяющими лишь после их наблюдения.
Иначе говоря, акт нашего наблюдения дает существование реальности.Согласно квантовой теории, все взаимосвязано и ничто не определено. Но в наблюдаемой Вселенной все определяется посредством наблюдения.
К сведению
В отношении научного реализма квантовой теории разгорелась жаркая дискуссия между Бором и Эйнштейном.
Для Бора (и Гейзенберга, работавшего с ним) неопределенность ядерных частиц есть не просто свойство наших наблюдений, а основополагающая черта самой реальности. Мы не можем одновременно знать и положение, и скорость частицы, да и сама частица не обладает одновременно этими свойствами. Поэтому физика в действительности есть то, о чем мы можем говорить. Если что-то невозможно наблюдать, это не может быть частью реальности. Реальность — это то, что мы наблюдаем.
Эйнштейн, однако, считал, что реальность существует объективно, вне нашего наблюдения. Поэтому частица должна иметь положение и скорость в любой момент времени. Но что невозможно, так это знать обе величины одновременно. Следовательно, реальность предшествует наблюдению, хотя по существу она остается непознанной, поскольку при всякой попытке наблюдения мы возвращаемся в мир физики Бора, где реальность определяется нашим наблюдением.
«Шредингеровский кот»
Широко известный, но часто неверно толкуемый способ решения вопроса о том, присуща ли неопределенность самой реальности («копенгагенский взгляд») или же нашему наблюдению, разберем на примере рассуждения о так называемом шредингеровском коте. Шредингер возражал
против подхода Бора к интерпретации квантовой
теории. Он проиллюстрировал свою точку зрения описанием следующего гипотетического эксперимента.
Представьте себе кота, находящегося в запечатанном ящике вместе с бутылью с цианистым калием, которая будет разбита, если произойдет распад находящегося там же радиоактивного вещества.
Останется кот жив или уже будет мертвым?Согласно Шредингеру (и здравому смыслу), кот в ящике или жив, или мертв. Мы не можем знать этого, пока не откроем ящик и не заглянем внутрь, но безусловно то, что в действительности кот жив либо мертв, и это мы можем сказать еще до того, как откроем ящик. Однако, согласно «копенгагенской интерпретации», мы можем утверждать, что кот ни жив, ни мертв до того момента, пока мы не откроем ящик!
Этой задачей Шредингер поддержал критику Эйнштейном позиции Бора, согласно которой неопределенность свойственна нашему наблюдению, а не самой действительности. Данное положение можно прокомментировать так: Бор и Гейзенберг доказывали полную неопределенность, тогда как Шредингер и Эйнштейн признавали ее свойственной лишь наблюдению.
Комментарии
Здесь мы сталкиваемся с фундаментальной философской дилеммой.
Мы не можем познать явление «А» без наблюдения за ним посредством метода «X». «X» связан с природой наших органов чувств или с прибором, необходимым для наблюдения за «А».
Все, что мы в состоянии узнать, так это восприятие «А посредством X».
Возможно, у нас появится новый способ наблюдения за «А», ведущий к восприятию «А посредством Y».
Но мы не в состоянии познать «А» вне зависимости ни от «X», ни от «Y». Так же бессмысленно пытаться
искать «наименьший общий знаменатель» у двух вышеозначенных опытов, ибо все известное нам об «А» прошло либо через «X», либо через «Y». Все, что находится в пределах «X», в «Y» лишено всякого смысла, и наоборот.
Мы можем сделать два вывода: "«А» обладает определенной природой, но мы не можем знать, какова она. Все, что нам доступно, это утверждения «А» посредством «X» и «А» посредством «Y»" или "Бессмысленно утверждать, что «А» обладает некой природой, поскольку «А» проявляет себя по-разному в различных обстоятельствах".
Между этими двумя суждениями нет логического выбора, так как отсутствуют факты, способные повлиять на него.
Итак, исходя из «копенгагенской интерпретации», само наблюдение создает реальность, тогда как, по Эйнштейну, реальность предшествует наблюдению.
Решение этого вопроса приводит к определению задач физики.
По Бору, физика описывает внешнюю реальность в зависимости от наблюдения. Она касается не того, что есть, а того, о чем мы можем рассказать. Мы же, естественно, в состоянии описать наблюдаемую действительность, лишь изучив ее с помощью тех или иных научных методов.Между явным, знакомым нашим чувствам порядком и неявным, представляющим собой непрерывный поток энергии в событиях и процессах, имеется также существенное различие. Это было отмечено Дэвидом Бомом3 (1917—1994) и Дэвидом Питом (р. 1938) в книге Наука, порядок и творчество (1988). В их утверждении можно усмотреть параллель с кантовским разграничением вещей-в-себе (ноуменов) и вещей, данных нам в ощущении (феноменов).
В пользу антиреалистического взгляда на научные теории свидетельствует важный аргумент, касающийся истинной природы теории. Теории — это обобщения,
которые пытаются показать и предсказать явления в широких рамках существующих ситуаций. Действительно, опытная природа большинства научных изысканий заставляет исключать ненужные факторы ради создания по возможности наиболее обобщенной теории.
В реальном же мире, как подчеркивал Дюэм и другие, отсутствуют какие бы то ни было обобщения. Нельзя изолировать атом от его окружения и строить теорию о нем. Все взаимосвязано, все, что есть вокруг нас, представляет собой огромное число текущих ситуаций. Наши теории никогда не смогут отразить какую-либо из них, поскольку пытаются извлечь исключительно обобщенные черты. Теории имеют дело с идеальными множествами обстоятельств, а не с текущими.
Пример
Общая «теория шляпы» может содержать наиболее существенные положения — к примеру, то, что ее носят на голове. Но такое общее описание, весьма полезное для выделения шляп из других предметов одежды, никогда не будет описанием какой-то одной конфетной шляпы. В противном случае подобная теория была бы применима исключительно к определенной вещи.
Таким образом, теория оказывается применимой ко всему вообще, когда она не применима ни к чему в частности.
В отношении применимости доводов, касающихся определения понятий и наблюдения, существуют ограничения. Одно из них заключается в том, что их не следует переносить на несоответствующий уровень. Так, например, согласно Шредингеру, мы не можем применять законы квантовой физики к людям, потому что они действуют на совершенно иных уровнях реальности. Мы не ощущаем себя обусловливаемыми, определяемыми сторонним наблюдением!
Но, естественно, есть и другой взгляд на это. Люди, если их наблюдали, обусловлены, пусть даже они и не обусловлены в качестве наблюдателей. Здесь затрагивается вопрос, сопряженный с понятиями Канта о ноуменах и феноменах. Этот вопрос был ключевым для переворота в философии и утверждения мысли о том, что наш разум придает порядок опыту, упорядочивает его. В некотором смысле квантовая физика делает то же самое — именно акт наблюдения подчиняет определенному порядку неопределенное поведение частиц.