Часть 6.

не действуют19. Как отмечают Б.И.Спасский и

А.В.Московский, эти эксперименты

"демонстрируют присущие квантовых объектам

черты специфической целостности и

рассматриваемые классически, могут

порождать иллюзию своеобразного "действия

на расстоянии" дифрагирующая на двух щелях

частица как бы "знает" о состоянии сразу

двух щелей, поле действует там, где его нет

в эффекте Ааронова-Бома и т.д.... дилемма

"близкодействие - дальнодействие" теряет в

квантовой физике свой ясный смысл. Более

соответствует сути дела термин

"нелокальность", который можно

рассматривать как "квантовый аналог"

понятия дальнодействия"20.

Ряд новых работ по рассмотрению гипотезы

скрытых параметров и обсуждению проблем

"квантовой целостности" был стимулирован,

как мы уже отмечали, идеями Д.И.Белла. Были

предложены эксперименты по проверке

оптических явлений, поведению - квантов,

предметом которых являлась корреляция

квантовых явлений21.

Хотя, как мы уже отмечали, все

предлагаемые новые эксперименты в принципе

сохраняют теоретическую схему эксперимента

ЭПР, современная трактовка, идущая от

____________________

19 Спасский Б.И., Московский А.В. О

нелокальности в квантовой физике // УФН.

1984. Т. 142, вып. 4. С. 599-617.

20 Там же. С. 613.

21 Гриб А.А. Неравенства Белла и

экспериментальная проверка квантовых

корреляций на макроскопических

расстояниях // УФН. 1984. Т. 142, вып. 4.

С. 619-634.

219

Д.А.Уилера, предлагает некоторые, во многом

новые идеи и опирается на идею Н.Бора о

структуре квантовых явлений.

Сепарабельность и локальность

Однако до этого необходимо отметить, что

обсуждение ЭПР-парадокса, полемика вокруг

него и анализ его концептуального

содержания привели к осознанию и

формулировке двух пар новых

методологических принципов, содержание

которых весьма активно обсуждается в

современной литературе и которые значи-

тельно упрощают обсуждение проблемы. Это

принципы "сепарабельности -

несепарабельности" и "локальности - нело-

кальности".

Принцип сепарабельности сводится к

утверждению о том, что реальные физические

системы, отделенные друг от друга, обладают

каждая своим собственным внутренним

состоянием, которое не зависит от чего-то

внешнего. "Характерным для этих физических

объектов является, далее, то, что они

мыслятся распределенными некоторым образом

в пространственно-временном континууме.

Существенным для этого распределения вводи-

мых в физику объектов является требование

существования вещей в некоторый

определенный момент времени, независимо

друг от друга, поскольку они "находятся в

различных частях пространства". Без

признания такой независимости существования

("бытия как такового") пространственно

отдаленных друг от друга объектов, которое

берет начало от обыденного мышления, было

220

бы невозможно физическое мышление в

привычном для нас смысле. Без такого

чистого обособления было бы неясно также,

как могли формулироваться и проверяться

физические законы"23.

Соответственно, принцип несепарабельности

означает, видимо, взаимную

несамостоятельность двух или более

пространственно разделенных физических

систем, что говорит о принадлежности их к

некоей целостной системе или о наличии

между ними какой-то связи, физическое

содержание и значение которой пока нам

неизвестно.

Другая пара принципов, применяемых для

описания и оценки характера протекания

квантовых явлений, именуется принципами

локальности и нелокальности. Грубо говоря,

локальность соответствует принципу

близкодействия, то есть положению о том,

что воздействие одной физической системы на

другую могло передаваться лишь через

промежуточную среду и с конечными

скоростями, не превышающими скорости света

в пустоте (хотя последнее условие и не

обязательно), то есть могут существовать

любые скорости, кроме бесконечных.

Принцип же нелокальности, осуществляет в

современной физике принцип дальнодействия,

то есть любое событие оказывает воздействие

сразу на всю Вселенную и получает сразу же

ответную реакцию от всех остальных систем.

Вот как оценивал ситуацию с принципом

локальности (сам он этого термина не ис-

____________________

23 Эйнштейн А. Квантовая механика и

действительность // Эйнштейн А. Собр.

науч. трудов. Т. 3. С. 613-614.

221

пользовал) А.Эйнштейн: "для относительной

независимости пространственно отдаленных

объектов (А и В) характерна следующая идея:

внешнее влияние А не имеет никакого

непосредственного влияния на В; Это

известно как "принцип близкодействия",

который последовательно применяется только

в теории поля. Полное упразднение этого

основного положения сделало бы невозможной

идею о существовании (квази-) замкнутых

систем и, вместе с тем, установление

эмпирически проверяемых законов в привычном

для нас смысле"24.

Мы помним, что ЭПР-парадокс привел к

выводу, что если считать описание квантово-

механической реальности с помощью уравнения

Шредингера полным и одновременно признавать

справедливость принципа неопределенности,

то тогда необходимо признать и

существование явлений дальнодействия6 что,

по мнению А.Эйнштейна, несовместимо с нашей

научной интуицией. Современные

исследования (теоретические и экспе-

риментальные) по этой проблематике

направлены как раз на то, чтобы доказать,

что квантовые процессы характеризуются как

несепарабельностью, так и нелокальностью.

На это направлены эксперименты по проверке

эффекта Ааронова и Бома, теоремы или

неравенства Белла. В подавляющем

большинстве случаев эксперименты

подтвердили предсказания квантовой теории.

Вообще говоря, различие между

сепарабельностью-несеарабельностью и

локальностью-нелокальностью довольно

____________________

24 Эйнштейн А. Квантовая механика и

действительность // Там же. Т. 3. С. 614.

222

условно. Несепарабельность говорит о самом

факте неразрывной связи взаимно отдаленных

систем и оставляет в тени вопрос о том, с

помощью каких механизмов или процессов

осуществляется эта взаимная связь.

Локальность же имеет прежде всего в виду

сам механизм связи (дальнодействие-

близкодействие). Например, классическая

физика нелокальна и, следовательно,

несепарабельна, хотя это и не осознается

четко, ибо если есть мгновенное

дальнодействие, то все в мире связано в

единое целое, хотя опять же в открытую об

этом не говорится. Специальная теория отно-

сительности локальна и сепарабельна и т.д.

Запаздывающий или отсроченный выбор

В последнее время одним из центральных

вопросов в этих дискуссиях является вопрос

об экспериментах с так называемым

отсроченным или запаздывающим выбором

(delayed choise experiment). Переходя к их

обсуждению, полезно, на мой взгляд,

рассмотреть эволюцию экспериментов по

проверке ЭПР-парадокса, начиная с того

времени, когда в статье трех авторов пред-

лагалась следующая теоретическая схема.

Имеется исходная система, состоящая из двух

частиц (в простейшем случае). Состояние

этой двухчастичной системы известно и

описывается уравнением Шредингера. Затем

эта система распадается на две (частицы), и

предполагается, что каждая из систем

является полностью сепаратной (то есть они

прекращают взаимодействие) и каждая из

частиц описывается своим уравнением. Но

223

кроме того, остается старое уравнение,

которое описывает их совместно. Затем над

одной из двух разделенных пространственно-

подобным интервалом систем производится

измерение, в результате которого мы

получаем знание о присущей ей в этот момент

величине одной из ее квантовых

характеристик, скажем, некоммутирующих

переменных (например, координат или

импульса). Затем, исходя из полученного

знания величины измеренной переменной, и

начального волнового уравнения, для

системы, состоящей из двух частиц, мы

получаем значение такой же переменной, ха-

рактеризующей вторую сепаратно-отделенную

от первой, над которой проведено измерение.

Таким образом, не затрагивая вторую частицу

и не взаимодействуя с ней, мы можем

получить знание отдельных ее параметров,

которое выводится из знания характеристик

первой частицы, и общего для обоих частиц,

уравнения, описывающего прежнее состояние

объединенной двухчастичной системы.

Поскольку выбор измеряемых величин

определяется нами, мы можем измерять любую

из некоммутирующих величин и определять ее

значение для другой. Отсюда вытекает, что

вторая частица одновременно должна обладать

обеими некоммутирующими величинами, скажем,

и положением (координатами), и импульсом,

вопреки принципу неопределенности

Гейзенберга. В этом и усматривался, как уже

отмечалось, парадоксальный характер

квантовой механики и ее неполнота.

Итак, сначала имеется исходная

двухчастичная система, состояние которой

известно, и которая затем распадается на

две сепаратных системы, которые между собой

224

уже не взаимодействуют. Затем измеряется

некоторая характеристика одной из се-

паратных систем и по этому результату

измерения и уравнения для двухчастичной

системы выводится знание об аналогичной

характеристике другой системы. С точки

зрения логики, никакого парадокса здесь

нет. Есть только противоречие принципу или

соотношению неопределенностей.

Для большей ясности напомним

макроскопический пример, предложенный

О.С.де Борегаром. Из Калькутты в Лондон и

Токио одновременно отправляются два

самолета, в каждом из которых летят

курьеры, везущие по ящику, куда втайне от

них либо положен, либо не положен шар. В

Лондоне и Токио ящики вскрывают и сразу же

узнают, что было во втором ящике. Скажем,

если в Токио находят этот шар, то сразу же

узнают, что в Лондоне шара нет. Здесь тоже

никакого парадокса пока нет, если курьерам

известна заранее схема опыта. Открыв ящик в

Токио и убедившись, что шара в нем нет,

курьер сразу же узнает, что шар находится в

Лондоне. Но если схема опыта курьеру

неизвестна, то он никаких сведений об

обстоятельстве дел в Лондоне не получит и

не будет в состоянии вообще сделать какие-

то выводы. Нам представляется, что знание

схемы опыта, позволяющее сделать вывод о

состоянии дел в другой точке пространства в

макроскопическом опыте, равнозначно знанию

уравнения Шредингера для объединенной

системы в опыте микроскопическом, что яв-

ляется необходимым условием для вывода о

значении переменной, характеризующей вторую

частицу, без какого-либо измерения ее

характеристик.

225

Cогласно Эйнштейну, все это

свидетельствовало либо о неполноте

квантового описания действительности, либо

о наличии таких сил, которые мгновенно

связывали разделенные в пространстве ранее

взаимодействовавшие системы. По поводу их

характера выдвигались различные

предположения, о чем мы упоминали выше.

Однако прежде всего нужно было

удостовериться в самом наличии такой связи

между этими системами.

С обычной точки зрения, для этого

необходимо было обеспечить исходное

состояние - наличие системы из двух взаимо-

действующих систем, описываемых уравнением

Шредингера и разделяющихся на две

производных не взаимодействующих системы.

Затем, производя измерение над одной

системой, нужно было бы установить,

реагирует ли как-нибудь на это измерение

сепаратная от нее вторая система.

С обычной точки зрения, частицы получают

все свои характеристики в момент распада

исходной системы и несут их с собой в

течение всего дальнейшего пути, если они ни

с чем не взаимодействуют. Конечно, такая

характеристика, как положение и время будет

изменяться с течением времени, подчиняясь

уравнению Шредингера, но другие, такие как

импульс и энергия будут постоянными.

Таким образом, свои характеристики

частица получает в момент своего рождения

из объединенной квантовой системы.

Напомним также, что одним из основных

возражений Бора и его сторонников на ЭПР-

парадокс, было утверждение, что квантовые

явления или феномены не являются таковыми

до тех пор, пока их никто не наблюдает, и

226

становятся квантовыми феноменами лишь после

того, как над ними произведено измерение.

Так, в ЭПР-парадоксе мы измеряем положение

частицы А (точнее не "измеряем", а

"придаем" положение) и это сразу же

оказывает влияние на частицу В, придавая ей

сразу же (мгновенно) определенное

положение, которое выводится из уравнения

Шредингера.

Все это не очень-то осознавалось в

предыдущих дискуссиях, а в современной

литературе получило наименование

"отложенного" или "запаздывающего выбора".

Это обстоятельство дел хорошо

иллюстрируется О.К. де Борегаром: "Новая

квантовая механика характеризуется тем, что

в квантовой аналогии случая с шаром и двумя

коробками жребий бросается не в С, а

позднее там и тогда, где и когда делается

измерение L и/или Т"25. По его мнению, это

свидетельствует в пользу представления о

том, что существует "теледикция" и

"телеакция", но также и о возможности

обратного распространения во времени

материальных взаимодействий.

Интерпретации Уилера

Гораздо более "экзотические" выводы и

предположения делают другие исследователи,

в которых, пожалуй, наиболее видное место

занимают идеи известного американского

физика Джона Арчибальда Уилера.

Комментируя эксперименты с запаздывающим

или отложенным выбором, Уилер отмечает, что

____________________

25 Beauregard O.C. de. Op. cit. P. 57.

227

они вступают в конфликт с представлением о

существовании вселенной "во вне" ("out -

there") независимо от любых актов

наблюдения26, то есть с позицией, которую

отстаивал А.Эйнштейн, на что Н.Бор,

возражая ему, подчеркивал, что мы здесь

сталкиваемся с неизбежным новым свойством

природы, которое нужно не отвергать, как

Эйнштейн, а приветствовать, поскольку оно

расширяет возможности нашего познания. В

стремлении прояснить свою точку зрения на

решение этого вопроса Бор выдвинул термин

"феномен". В современном квантовом языке

значение этого термина определяется

следующим образом: "Ни один элементарный

феномен не является феноменом до тех пор,

пока он не зарегистрирован (воспринят

наблюдением)"27. По мнению Уилера неверно

говорить о "пути фотона" в экспериментах с

расщепителями лучей и с прохождением через

две щели. Неверно также приписывать ося-

заемость (материальность) фотону на всем

его пути от входа в измерительную

установку, до поглощения его детектором. "В

широком смысле мы обнаруживаем, что природа

на квантовом уровне не есть машина, которая

идет своим неумолимым путем. Вместо ответа,

мы получаем зависимость от того, какой

____________________

26 Wheeler D.A. Law without Law, in

D.A.Wheeler and W.H.Zurek ed-rs //

Quantum Theory and Measurement.

Princeton; New Jersey, 1983; Wheeler D.A.

The "past" and the "dilayed choise

double-slit experiment" // Mathemational

Foundation of Quantum Theory. N.

Y., 1978.

27 Ibid. P. 184.

228

вопрос мы поставили, какой эксперимент мы

проводим, какие регистрирующие устройства

мы выбрали"28.

Поставив вопрос о том, чем отличается

точка зрения Н.Бора от точки зрения

Дж.Беркли в его "esse est percipi", Уилер

отвечает на него следующим образом. По его

мнению, различие состоит в том, что Бор

имеет дело с индивидуальными квантовыми

процессами, Беркли же, подобно всем нам, в

обыденном опыте, с множеством квантовых

процессов. Он иллюстрирует это аналогией с

восприятием импрессионистских картин, когда

при близком рассмотрении мы видим лишь

совокупность различным образом окрашенных

точек, которая при рассмотрении издалека,

дает вполне ясную определенную картину.

Конечно, эта аналогия не может

рассматриваться, как сколько-нибудь

убедительная.

Возникает вопрос, может быть имеется

какой-то скрытый механизм, который

управляет этими вероятностными процессами

(скрытые параметры) и их исходом)? Все

попытки ввести в рассмотрение до сих пор

оканчивались неудачей. Не подходят для

объяснения исходов квантовых процессов и

ссылки на "волю Аллаха" и "судьбу". По

мнению Уилера, можно придти к пониманию,

рассматривая процесс измерения как акт

творения, то есть убеждения в том, что

квантовый феномен возникает в результате

вторжения наблюдателя в микромир.

Д.А.Уилер рассматривает поразительный

пример, который, по его мнению, хорошо

освещает проблему.

____________________

28 Ibid. P. 185.

229

"Среди знаков, которые должны

подтверждать, что "квантовый феномен"

является элементарным актом творения,

наиболее поразительным является его

неосязаемость. Во время эксперимента с

двумя щелями и отложенным или запаздывающим

выбором, мы не имеем права говорить о том,

что делает фотон на своем длинном пути от

его вхождения в измерительную установку до

его регистрации. До акта регистрации

феномен, который должен осуществиться, еще

не феномен. Мы могли бы вмешаться в любой

точке вдоль его пути с различными измери-

тельными устройствами, но тогда

безотносительно к тому, является ли это

устройство новым, или прежним, мы вынуждены

были бы признать то, что случилось,

является новым феноменом"29.

Из всех свойств "акта творения" или

элементарного квантового явления, наиболее

возбуждающим (удивительным) являются те,

которые наблюдаются в эксперименте с

запаздывающим выбором. Они простираются

назад в прошлое в явном противоречии с

нормальным порядком времени. Дистанция

путешествия расщепленного луча в

лаборатории может быть тридцать метров, а

время - десятые и сотые доли микросекунды.

Однако, отмечает Уилер, расстояния могут

быть в миллиарды световых лет, а время в

миллиарды лет. Так, наблюдающая установка

"здесь и теперь", согласно своим показаниям

в последние минуты, устанавливает, какой

путь прошел фотон, что имеет непоправимую

____________________

29 Wheeler D.A. The "past" and the

"dilayed choise double-slit experiment".

P. 189.

230

последовательность для того, чтобы кто-то

имел право сказать о фотоне, что было с ним

задолго до того, как во вселенной возникла

жизнь.

Так, известны два астрономических объекта

(0957+561 А,В, которые рассматривались как

два различных квазизвездных объекта или

"квазара", потому что они отделены друг от

друга шестью секундами дуги. Сейчас многими

исследователями они рассматриваются как два

различных образа одного квазара. Основанием

для такой трактовки послужило

предположение, что примерно на четверти

пути от нас до квазара находится галактика,

которая пересекает путь световых лучей,

оказывая на них возмущающее влияние, и

играющая роль гравитационной линзы. Часть

лучей от квазара, прошедшая прямо до нас

без каких-нибудь препятствий, дает одно

изображение, а другая, попавшая в эту

галактику, дающую эффект линзы, отклоняется

и тоже приходит к нам, но уже в другую

точку, и дает второе изображение.

231

Рис. из статьи Д.А.Уилера

232

Мы можем поставить эксперимент, в котором

будем наблюдать эти лучи по отдельности,

либо их интерференцию. Таким образом, мы

сейчас решаем, по какому пути проходили

фотоны, через космическую линзу, или минуя

ее, напрямую. Но сам процесс их прохождения

произошел 50 000 лет тому назад. "Это и

есть смысл, в котором мы, свободно говоря,

решаем, что должен сделать фотон после

того, как он это уже сделал. На самом же

деле неверно говорить о "пути" фотона. Для

правильного рассуждения мы повторим еще

раз, что не имеет смысла говорить о фе-

номене до тех пор, пока он не завершится

необратимым актом усиления: "ни один

элементарный феномен не является элемен-

тарным феноменом до тех пор, пока он не

стал зарегистрированным (наблюденным)

феноменом"30. Эти представления выражают,

однако, лишь один из возможных языков

описания квантовых явлений.

Если же использовать другой язык,

отмечает Д.А.Уилер, то в случае квантового

измерения мы имеем дело с "актом творения"

(creation). Он достиг настоящего из

миллиардов лет в прошлом. Ошибочно думать,

продолжает он, - что прошлое "уже суще-

ствует" во всех деталях. "Прошлое" есть

теория. Прошлое не имеет существования за

исключением того, что существует в насто-

ящем. Принимая решение о том, какие вопросы

наше квантовое регистрирующее оборудование

доставит в настоящем, мы имеем неоспоримый

____________________

30 Wheeler D.A. The "past" and the

"dilayed choise double-slit experiment".

P. 192.

233

выбор, в котором мы имеем право сказать

что-либо относительно прошлого.

То, что мы называем реальностью, состоит

из небольшого числа определенным образом

расставленных "железных" столбов

наблюдения, промежутки между которыми

заполняются "конструкциями из папье-маше",

выработанными воображением и теорией.

Образно говоря, пространство-время в

доквантовых представлениях является великой

летописью на пергаменте.

Этот лист, этот континуум, этот носитель

всего, что есть, было и будет, имеет

определенную структуру со своими искрив-

лениями, волнами и пульсацией, и на этой

великой странице каждое событие подобно

приклеенной к листу песчинке, имеет свое

определенное место.

Квантовая теория провела далеко идущие

модификации в этой заставшей картинке. "То,

что мы имеем право говорить о прошлом

пространстве-времени и о событиях прошлого,

решается выбором, какие измерения нужно

осуществить в ближайшем прошлом и сейчас.

Феномены, призванные в бытие этими реше-

ниями, простираются в обратном направлении

времени до самых ранних дней Вселенной.

Регистрирующее оборудование, действующее

здесь и теперь, принимает неоспоримое

участие в осуществлении того, что должно

случиться. Полезное при повседневных

обстоятельствах утверждение, что мир

существует вне и независимо от нас, не

может более поддерживаться. Существует

некий удивительный смысл, в котором это и

есть "соучаствующая Вселенная".

Поставив вопрос, построена ли Вселенная

из элементарных актов наблюдения -

234

творения, Уилер отвечает на него утверди-

тельно, несмотря на явную энергетическую и

масштабную диспропорцию.

Дальнейшие рассуждения приводят

американского физика к вопросу "не лучше ли

рассматривать Вселенную как

"самовозбуждаемый контур (круговорот)

"self-excited circuit")... Начиная с

Большого взрыва, Вселенная расширяется и

охлаждается. После вечностей динамического

развития она дает начало "наблюдательству".

Акты наблюдений - соучастий посредством

механизма - эксперимента по

(запаздывающему) отложенному выбору в свою

очередь придают осязаемую "реальность"

Вселенной не только сейчас, но и обратно к

ее началу. Говорить о Вселенной, как о

самовозбуждаемом круговороте означает

соучаствующую Вселенную"31.

В связи с таким пониманием структуры

Вселенной как результата экспериментов по

отложенному (запаздывающему) выбору,

изменяется, по Уилеру, и задача физики. "Мы

уже больше не удовлетворяемся

проникновением только в частицы, или поле

сил, или геометрию или даже пространство и

время. Сегодня мы требуем от физики

понимания самого существования"32.

Концепция Д.А.Уилера хороша на наш взгляд

тем, что она доводит до логического конца

определенный вариант решения ЭПР-парадокса,

а именно тот, который приводит к

утверждению о существовании каких-то

____________________

31 Wheeler D.A. The "past" and the

"dilayed choise double-slit experiment".

P. 194.

32 Ibid. P. 210.

235

таинственных сил, мгновенно связывающих

разделенные в пространстве события.

Следуя копенгагенской интерпретации,

согласно которой любое квантовое явление,

феномен лишь тогда становится феноменом,

когда оно воспринимается и осознается

наблюдателем, Уилер расширяет ее и

распространяет на всю Вселенную, причем не

только в пространстве, но и во времени,

вплоть до "начала" ее в Большом взрыве.

Такая трактовка, несмотря на всю ее ориги-

нальность и экзотичность, явно не

укладывается, как говорил А.Эйнштейн, в

рамки "нашей научной интуиции".

Так и хочется сказать, что "этого не

может быть, потому что этого не может быть

никогда". Конечно, это не очень-то убеди-

тельный аргумент, и поэтому следует,

видимо, внимательно проследить за тем,

какие возражения можно выдвинуть против

правдоподобия таких представлений.

Одним из них является несовместимость

масштабов - наблюдение за микропроцессами и

микрособытиями в наше время и

сверхглобальное по своим энергетическим

характеристикам событие за миллиарды лет до

наших дней. По мнению Уилера, не нужно

пугаться подобных диспропорций. Ведь мы

знаем, "что температура раскаленной

болванки есть результат хаотического

движения миллиардов микрочастиц, а форма

слона системы микроскопических черт ДНК"33.

То же можно сказать и о воздействии

наблюдателя и процесса наблюдения на

____________________

33 Wheeler D.A. The "past" and the

"dilayed choise double-slit experiment".

P. 196.

236

события отдаленного прошлого. Если эк-

сперименты по запаздывающему выбору

свидетельствуют о возможности воздействия

на события неотдаленного прошлого, то

почему не признать возможность воздействия

из современности на события весьма

отдаленного прошлого. Правда, здесь опять

диспропорция между множеством различных

экспериментов над явлениями микромира и

одной единственной Вселенной, существующей,

как мы достаточно хорошо знаем, задолго до

осуществления подобных экспериментов.

Причем эксперименты осуществляются в

различных начальных условиях и их влияние

вносило бы невообразимый хаос и в настоящее

и в прошлые события, чего мы не наблюдаем,

несмотря на статистический характер в

конечном счете известных нам явлений и

законов.

237

Б.Я.Пахомов

ДЕТЕРМИНИЗМ, КРИТЕРИИ ТОЖДЕСТВA, ПРОБЛЕМA

ОБЪЕКТИВНОЙ РЕAЛЬНОСТИ В КВAНТОВОЙ ТЕОРИИ

Принято считать, что настойчивые попытки

ввести в квантовую физику "скрытые

параметры", продолжающиеся до сегодняшнего

дня вопреки убедительным, казалось бы,

опровержениям, порождены ностальгией по

детерминизму лапласовского типа. Если бы

все дело сводилось к реанимации в науке

конца ХХ века идеалов науки ХVIII века, то

подобная настойчивость, проявляемая вновь и

вновь и притом определенным сообществом, а

не одиночками-чудаками, действительно

выглядела бы странно1.

На самом деле, как показывает анализ

проблемы, логико-методологические основания

поиска "скрытых параметров" не сводятся к

защите лапласовского детерминизма.

Специфика законов квантовой физики

затронула самые фундаментальные принципы

методологии научного познания. Важнейшей

логико-методологической предпосылкой всякой

научной теории выступает понятие

тождественности объектов. Формулировка

закона теории как устойчивой, необходимой,

повторяющейся связи состояний (свойств и

т.п.), логически предполагает возможность

____________________

1 См.: Ахиезер А.И., Половин Р.В. Почему

невозможно ввести в квантовую механику

скрытые параметры? // УФН. 1972. Т. 107,

вып. 2. С. 464.

238

устанавливать тождественность или

нетождественность исходных состояний,

внешних условий, воздействий на объект,

конечных состояний.

Представляется логичным в качестве

методологической основы исследования

законов принять следующий критерий тож-

дественности (нетождественности) объектов

(состояний, условий, воздействий): объекты

тождественны, если их поведение в одина-

ковых условиях под влиянием одинаковых

воздействий одинаково. (Подстановкой в эту

формулировку соответствующих фун-

даментальных понятий можно получить

критерии тождественности состояний,

условий, воздействий. Например, воздействия

являются тождественными, если они переводят

одинаковые объекты в одинаковых условиях в

одинаковые конечные состояния). Чтобы

избежать логических кругов, необходимо

иметь в виду не один и тот же процесс, а

различные связанные между собой процессы.

Например, воздействия, приготовляющие

одинаковые исходные состояния группы

объектов, другие воздействия, позволяющие

калибровать внешние условия, независимо

калибруется одинаковость воздействий на

объект. Собственно, именно так проводится

разносторонняя калибровка экспериментальной

установки, прежде чем она будет

использована для исследования поведения

познаваемых объектов.

Парадоксы квантовой теории проявляются по

меньшей мере двояко. Во-первых, как

парадоксы корпускулярно-волнового дуализма

- в форме логической несовместимости

проявления волновых и корпускулярных

свойств. Во-вторых, как парадоксы де-

239

терминизма - и не только лапласовского, но

общего принципа детерминизма, базирующегося

на общем понятии тождественности -

нетождественности. В квантовой физике два

одинаковых объекта, находящиеся в

одинаковых начальных состояниях и

подвергающиеся в одинаковых условиях

одинаковым воздействиям, переходят в

неодинаковые конечные состояния, т.е. ведут

себя неодинаково. Копенгагенская

интерпретация - в ее минимальном варианте -

преодолевает оба типа парадоксов, вводя

принципиальные методологические

ограничения2.

Чтобы избежать логических парадоксов

корпускулярно-волнового дуализма,

необходимо, согласно минимальной копенга-

генской интерпретации, отказаться от

попыток описать процесс движения квантового

объекта до фактического наблюдения или в

____________________

2 Расширение минимальной копенгагенской

интерпретации осуществлялось Н.Бором,

В.Гейзенбергом и другими путем введения

ряда несогласованных между собой

предположений, призванных объяснить

необходимость принятия методологических

ограничений. Сюда относятся идеи

неконтролируемого возмущения объекта

прибором, макроскопичности детектора как

системы из многих частиц, трактовка

квантовомеханического состояния как

информации наблюдателя ("записной

книжки"), ссылки на устарелость

материалистических представлений о

реальности и детерминизме, необычность

самого способа существования квантовых

объектов и т.п.

240

промежутке между наблюдениями. "Вместо

того, чтобы дать модель для изображения

реальных пространственно-временных событий,

она дает распределения вероятности для

возможных измерений" - писал о квантовой

механике в ее копенгагенской интерпретации

А.Эйнштейн3. Отказ от описания

теоретическими средствами реальности вне

наблюдения А.Эйнштейн считал принципиально

неудовлетворительным4.

В своей знаменитой статье А.Эйнштейн,

Б.Подольский и Н.Розен рассмотрели

теоретическую модель, показывающую, как они

считали, возможность вычислить значения

параметров одной из частиц по измерениям,

выполненным над другой частицей, и таким

образом, описать реальность вне

непосредственного наблюдения5. С точки

зрения авторов, это означало, что квантовая

теория не дает полного описания реальности,

что есть "элементы реальности", не

находящие, по крайней мере в течение

некоторого временного интервала, отражения

в теоретическом описании. Если есть

"скрытые параметры", выявление которых

позволяет решить проблему отражения в

теории объективной реальности вне

непосредственного наблюдения, то можно

рассчитывать и на восстановление в своих

правах классического понимания тождества и

соответствующей ему концепции детерминизма,

что также было предметом методологических

____________________

3 Эйнштейн А. Собр. науч. трудов. Т. 4.

С. 237.

4 Там же. С. 296.

5 Эйнштейн А. Собр. науч. трудов. Т. 3.

С. 604-611.

241

забот А.Эйнштейна. Опираясь на положение о

неполноте квантовомеханического описания

реальности, Эйнштейн неоднократно вы-

сказывался в пользу следующего решения

проблемы детерминизма: "...Квантовая

механика описывает ансамбль систем, но не

отдельные системы. В этом смысле описание

отдельной системы с помощью Y-функции

является неполным; Y-функция не описывает

реальное состояние такой системы"6.

Парадокс с критериями тождества разрешается

тем, что квантовая механика, согласно

ансамблевой интерпретации, предсказывает

одинаковые статистические распределения для

одинаковых ансамблей, находящихся в

одинаковых условиях, но состоящих из частиц

с неодинаковыми значениями некоторых

"скрытых параметров", которые не отражаются

при ансамблевом описании.

Между тем в минимальной копенгагенской

интерпретации считается, что квантовая

теория дает полное описание каждой от-

дельной частицы и потому поиски "скрытых

параметров", которые позволили бы дополнить

вероятностные предсказания однозначными,

бесперспективны7. В равной мере

____________________

6 Там же. С. 621.

7 В процессе развития квантовой физики

неоднократно открывались новые, ранее

неизвестные параметры, которые вводились

в теорию и позволяли давать более полное

описание реальности. Так, были введены

спин, странность, "очарование" и другие

характеристики частиц. Однако на эти

характеристики распространяется

парадоксальная специфика квантового мира,

о чем будет сказано дальше.

242

бесперспективны попытки описать "скрытые

параметры" как реальность вне непо-

средственного наблюдения.

Как видим, проблема "скрытых параметров",

как она поставлена в квантовой теории,

отнюдь не сводится к сохранению де-

терминизма лапласовского типа. Она

затрагивает, во-первых, фундаментальную

методологическую проблему отражения в те-

оретических построениях объективной

реальности не только в момент наблюдения.

Во-вторых, она затрагивает принцип тожде-

ства, выступающий методологической

предпосылкой любой формы научного

детерминизма.

На какие же аргументы могла опираться

минимальная копенгагенская интерпретация,

предлагавшая преодолеть парадоксы

физической теории за счет принятия

парадоксов философско-методологических -

отказаться от описания реальности вне

наблюдения, оказаться от поиска "скрытых

параметров", согласившись с парадоксальной

формой детерминизма? Как мы уже отмечали,

аргументы были различные, во многом

несамосогласованные. Вероятно, решающий

аргумент привел оппонент копенгагенской

интерпретации, А.Эйнштейн: "Надо признать,

что новая теоретическая концепция обязана

своим происхождением не взлету фантазии, а

непреодолимой силе опытных фактов. Все

попытки представить частицу и волновые

свойства... непосредственно

пространственно-временной моделью до сих

пор кончались неудачно"8.

____________________

8 Эйнштейн А. Собр. науч. трудов. Т. 4.

С. 237.

243

Проблема отражения объективной реальности

и проблема детерминизма обозначились уже в

разработанной М.Борном статистической

интерпретации волновой функции, с помощью

которой теория отображает состояние

объекта. Как выяснилось уже в самом начале

развития математического аппарата квантовой

теории, волновая функция, позволяющая с

помощью уравнения Шредингера дать

теоретическое описание изменения состояния

объекта с течением времени, отнюдь не

является математическим пространственно-

временным изображением физической волны. В

1926 г. М.Борн предложил статистическую

интерпретацию волновой функции: квадрат

абсолютного значения (модуля) волновой

функции определяет вероятность

осуществления соответствующего квантового

перехода (скачка).

Интерпретация М.Борна получила широкое

признание, и через 28 лет ему была

присуждена Нобелевская премия. По словам

М.Борна, "Труды, за которые мне выпала

честь быть удостоенным Нобелевской премии

за 1954 год, содержат не открытие нового

явления природы, а обоснование нового

способа мышления о явлениях природы"9.

Однако интерпретация М.Борна, достаточная

для применения аппарата квантовой теории,

была недостаточна для понимания его

физической сущности. По оценке М.Борна, его

статистическая интерпретация функции "была

только первым шагом в нашем понимании

взаимоотношений частицы-волны в атомной

физике. Наиболее важным вкладом в уяснение

____________________

9 Борн М. Физика в жизни моего поколения.

М., 1963. С. 301.

244

этой идеи были соотношения

неопределенностей Гейзенберга и принцип

дополнительности Бора. Хотя подавляющее

большинство физиков присоединилось к этому

толкованию, некоторые его отклонили, причем

среди них были такие крупнейшие ученые, как

Планк, Эйнштейн, де Бройль и Шредингер,

которые были лидерами на первом этапе

развития квантовой теории"10.

Статистическую интерпретацию волновой

функции, данную М.Борном, можно назвать

минимальной интерпретацией квантовой

теории. Фактически, ее признали все, хотя

не все согласились с тем, что такой вариант

теории является единственно возможным.

Следующим шагом явилась минимальная

копенгагенская интерпретация. К минимальной

статистической интерпретации М.Борна она

добавила два принципиальных

методологических ограничения: квантовая

теория описывает реальность в момент

наблюдения с помощью той или иной

экспериментальной установки и не описывает

процессы до наблюдения или в промежутке

между наблюдениями (относительность к

средствам наблюдения); волновая функция

дает максимально полное описание ре-

зультатов измерений с индивидуальным

объектом; вероятностный характер этого

описания не может быть изменен введением

дополнительных ("скрытых") параметров. Вот

с этими методологическими ограничениями и

не согласились многие физики, в том числе

А.Эйнштейн. В ходе острых дискуссий,

продолжающихся уже более 60 лет, спектр

____________________

10 Борн М. Размышления и воспоминания

физика. М., 1977. С. 17.

245

обсуждаемых вариантов интерпретации

значительно расширился, что не уменьшило, а

только увеличило разногласия.

За или против каждого из вариантов могут

быть приведены (и неоднократно приводились

в ходе затянувшихся дискуссий) аргументы

логического, философского или

прагматического характера (например, что на

основе де-бройлевской концепции "волны-

пилота" не удалось построить альтернативный

вариант теории). За последние четверть века

все чаще стали обращаться к возможностям

экспериментальной проверки того или иного

варианта интерпретации с надеждой положить

конец хождениям по кругу повторяющихся

аргументов и контраргументов логического

или общефилософского характера и прояснить

возможность (или невозможность)

практического осуществления тех или иных

альтернативных подходов к построению

квантовой теории11.

Мысль о сопоставлении конкурирующих между

собой интерпретаций с экспериментальными

данными представляется нам методологически

важной, открывающей новую страницу в

длительных дискуссиях об интерпретации

квантовой теории. Хотя экспериментальная

проверка интерпретации (как и теории) не

дает общих однозначных выводов, она

позволяет исключить некоторые конкретные

варианты как не соответствующие фактам,

____________________

11 См.: Гриб А.А. Неравенства Белла и

экспериментальная проверка квантовых

корреляций на макроскопических

расстояниях // УФН. 1984. Т. 142, вып. 4.

С. 619.

246

позволяет дать оценку степени правдоподобия

тех или иных вариантов.

Еще до того, как Д.Белл выступил с идеей

экспериментальной проверки существования

"скрытых параметров" (1964 г.), эта идея

была высказана и осуществлена Р.Винтером12.

Пусть имеются неизвестные нам параметры,

некоторые из которых (или их соотношение)

определяют, какое из ядер взятого

радиоактивного изотопа распадется в данный

момент времени, а какое останется. Если

выждать 30-40 периодов полураспада, то сама

природа отберет и предоставит нам ядра с

такими значениями "скрытых параметров",

которые предопределили их "долголетие". В

таком случае мы вправе ожидать, что

оставшиеся ядра будут иметь иной период

полураспада, чем ядра первоначального

образца, где были смешаны "долгожители" и

"однодневки". Используя короткоживущий

изотоп, возникающий при работе ядерных

реакторов, Р.Винтер показал, что

первоначальный образец и образец, полу-

ченный из "долгожителей", проживших 30-40

периодов полураспада, имеют совершенно

одинаковые периоды полураспада. Из этого он

сделал вывод, что "скрытые параметры",

предопределяющие время жизни каждого

отдельного ядра, не существуют.

На этом примере мы можем видеть как

достоинства, так и ограниченность

экспериментальной проверки интерпретаций

теории. Эксперимент Р.Винтера однозначно

исключает гипотезу о "скрытых параметрах" в

____________________

12 Winter R. Large - Time Exponential

Decay and "Hidden Variables" // Phys.

Rev. 1962. Vol. 126, N 3. P. 1152.

247

радиоактивном распаде при том условии, что

определенные значения "скрытых параметров"

считаются длительно сохраняющимися

(например, 50 периодов полураспада или даже

больше). Он не опровергает гипотезу, что

"скрытые параметры", определяющие момент

распада, есть, но они быстро меняются. И

еще один момент хотелось бы отметить.

Р.Винтер мог бы и не делать свой

эксперимент, требующий филигранной техники

работы с короткоживущими изотопами. Если бы

ожидаемая сортировка была возможна, то ее

давно обнаружили бы при анализе горных

пород, сформировавшихся на разных этапах

геологической истории Земли: одноименные

изотопы, полученные из разных горных пород,

имели бы неодинаковый период полураспада.

Поскольку это не так, ответ на вопрос

Р.Винтера был достоверно известен до его

эксперимента.

Вся совокупность наших знаний о специфике

квантового мира делает малоправдоподобным

допущение, что "скрытые параметры", хотя бы

и быстро меняющиеся, однозначно определяют

момент распада того или иного ядра. Но этот

вывод лишь вероятен, а не однозначно

достоверен. В последнее время двумя

группами экспериментаторов в США и ФРГ был

выполнен эксперимент с "запаздывающим

выбором" (по идее Дж.Уилера), имеющий

прямое отношение к проверке копенгагенской

интерпретации. Излучение лазера в

экспериментальной установке разделялось на

два направления, а затем с помощью зеркал

сводилось вместе. При этом возникала

картина интерференции (проявление волновых

свойств фотонов). Излучение было столь

малой интенсивности, что в каждый момент

248

времени в установке находилось не более

одного фотона. На одном из путей фотон

проходит через кристалл, который при

включении электрического поля отклоняет его

на детектор. В этом случае установка ре-

гистрирует фотон как частицу, оказавшуюся

на одном из двух путей (проявление

корпускулярных свойств). Специфика описы-

ваемого эксперимента в том, что время

переключения кристалла меньше, чем время

движения фотона в экспериментальной уста-

новке (путь в 4,3 м). В связи с этим при

попытке изобразить процесс движения света в

экспериментальной установке про-

странственно-временной моделью возникает

парадоксальная ситуация. Как именно должен

вести себя фотон на входе - пойти по одному

из путей или сразу по двум, если

переключение состояния отклоняющего

кристалла (а этим изменяется смысл экспе-

римента - будут ли выявляться

корпускулярные или волновые свойства)

произойдет позже, когда фотон будет,

образно говоря, на середине пути? (В этом

как раз состоит идея "запаздывающего

выбора")13.

Вопреки ухищрениям экспериментаторов,

эксперименты подтвердили количественные

предсказания квантовой теории (этого и

следовало ожидать, принимая во внимание

подтверждение квантовой теории колоссальным

массивом фактов). Одновременно эксперимент

свидетельствует в пользу копенгагенской

____________________

13 Популярное описание этого и некоторых

других экспериментов см. в статье

А.Шимони "Реальность квантового мира" //

В мире науки. 1988. N 3. С. 22.

249

интерпретации - надо рассчитывать

вероятности получить те или иные результаты

при измерении определенного типа и не пред-

принимать попытки построить образную

картину того, как ведет себя фотон перед

измерением, ибо картина получается физи-

чески абсурдной. (Например, фотон пошел по

одному из путей, чтобы зарегистрироваться

как частица, но кристалл не переключается,

и фотон, "узнав" об этом, возвращается в

прошлое время, расщепляется на две

составляющие и идет по двум путям, чтобы

создать картину интерференции). В связи с

этим ряд авторов, в том числе А.Шимони,

употребляет понятие объективной неопре-

деленности: "Более естественной

представляется интерпретация, согласно

которой объективное состояние фотона в

интерферометре оставляет многие его

свойства неопределенными"14.

Однако, и в том случае, когда мы

принимаем принцип ограничения - не говорить

о свойствах перед измерением, и в том

случае, когда мы соглашаемся о них

говорить, но приписываем им объективную

неопределенность, возникает еще один

"неудобный" вопрос: "Как и когда

неопределенные свойства становятся

определенными?"15. В связи с копенгагенской

интерпретацией широко распространено

мнение, что определенность возникает в

момент наблюдения (либо в момент

срабатывания детектора, либо - по мнению

других - в момент психического восприятия

показания прибора).

____________________

14 Там же. С. 28.

15 Там же.

250

Заметим однако, что описанный эксперимент

не исключает однозначно концепцию "скрытых

параметров" (понимаемых в данном случае,

как пространственно-временное изображение

движения фотона перед заключительной его

регистрацией на выходе). По крайней мере в

качественной форме эксперимент может быть

интерпретирован известной моделью "волны-

пилота" де Бройля. Например, физический

волновой процесс распространяется по двум

путям и создает на выходе чередующиеся зоны

максимумов и минимумов физического поля

(которое непосредственно не

регистрируется). Частица (только она в

данной постановке опыта может быть

зарегистрирована прибором) движется всегда

по одному из путей, следуя по максимумам

поля. Если кристалл переключается и

отклоняет частицу - она попадает в детектор

и регистрируется им. Если нет - частица

проходит дальше и попадает на фотопластинке

на один из максимумов поля. Много таких

частиц нарисуют картину интерференции.

Никаких физических абсурдов применительно к

данному эксперименту эта интерпретация не

рождает - за исключением того, впрочем

существенного обстоятельства, что построить

последовательную квантовую теорию с

подтверждаемыми количественными прогнозами

на основе концепции "волны-пилота" пока не

удалось. Ряд экспериментаторов

предпринимает усилия с целью обнаружить в

опыте де-бройлевскую волну как

самостоятельную реальность (своего рода

"скрытый параметр")16. Конечно, не отдель-

____________________

16 См., в частности: Selleri F.

Foundations of Physics. 1982. Vol. 12,

251

ный эксперимент, хотя бы и очень

изощренный, а весь комплекс

экспериментальных, логических,

методологических, практических свидетельств

может выявлять большую или меньшую веро-

ятность правдоподобия той или иной

интерпретации. Тем не менее привлечение

экспериментальных свидетельств существенно

проясняет многие спорные моменты

интерпретации квантовой теории. Не менее

интересны эксперименты, выполнявшиеся по

идее А.Эйнштейна, Б.Подольского и Н.Розена,

А.Шимони и сотрудниками, а затем - по более

изощренной методике - А.Аспектом и

сотрудниками во Франции. В экспериментах

использовались атомы, излучающие при

возбуждении по два фотона, летящих в

противоположные стороны. При этом из

законов сохранения следует, что плоскости

их поляризации совпадают. На путях фотонов

помещаются поляризационные фильтры, на-

пример, под углом 45о к плоскости

поляризации фотонов. В этом случае

вероятность прохождения каждого из фотонов

через свой фильтр равна 1/2.

В эксперименте, где можно было

регистрировать каждый индивидуальный

случай, четко выявляется парадоксальное

свойство квантовой статистики: если один из

фотонов проходит через фильтр, то второй -

хотя первоначально определяемая вероятность

___________________________________________

N 11. P. 1087. См. также: Тяпкин А.А. К

развитию статистической интерпретации

квантовой механики на основе совместного

координатно-импульсного представления //

Философские вопросы квантовой физики.

М., 1970.

252

его прохождения равна 1/2, обязательно

пройдет через свой фильтр. Если первый

будет поглощен - второй тоже будет

поглощен. (Для теории это не удивительно -

это означает, что закон сохранения момента

вращения выполняется в каждом инди-

видуальном случае). Но это поразительно при

попытке представить себе, каким образом два

фотона, уже разошедшиеся на мак-

роскопическое расстояние, согласуют между

собой свое взаимодействие с поляризационным

фильтром. Ситуацию не удается перехитрить и

в эксперименте Аспекта, где направление

плоскости пропускания фильтров изменяется,

когда фотоны уже летят к ним. Эксперимент

такого типа является реальным физическим

аналогом знаменитого мысленного

эксперимента Эйнштейна, Подольского и

Розена. Эйнштейн, Подольский и Розен

считали, что корреляция в поведении двух

разошедшихся на макроскопическое расстояние

частиц свидетельствует в пользу существова-

ния "скрытых параметров", имеющих

определенные значения независимо от их

регистрации. В опыте Аспекта и сотрудников

это предположение исключается (по ряду

причин все же не с полной однозначностью)

на основе применения теоремы Дж.Белла - эк-

сперимент не подтвердил предсказаний,

вытекающих из теоремы Белла при допущении

довольно широко понимаемых "скрытых

параметров".

Тем не менее из самых общих

методологических установок напрашивается

предположение, что должен существовать

некий, загадочный пока, физический механизм

согласования на расстоянии поведения двух

фотонов. Ряд исследователей обозначает его

253

термином "нелокальность": без передачи

физического сигнала каждая из частиц

способна реагировать на событие, происходя-

щее на расстоянии с другой частицей,

связанной с ней совместным происхождением

или предшествующим взаимодействием. Если

угодно - это тоже "скрытый параметр", но

только специфически квантовый, не

соответствующий - как это видно из экспе-

риментов - тем критериям, которым отвечают

величины классической физики.

Итак, проблема "скрытых параметров", как

это видно и из ее логического анализа и из

анализа специально поставленных эк-

спериментов, проявляется в трех основных

аспектах: 1) как проблема детерминизма - в

связи с вероятностным характером квантовых

законов; 2) как проблема объективной

реальности - в связи с загадочной

неопределенностью свойств частицы в про-

межутке между измерениями; 3) как проблема

нелокальности - в связи с необъяснимой пока

согласованностью изменений, происходящих с

разделенными и невзаимодействующими частями

когерентной системы (парадокс Эйнштейна-

Подольского-Розена).

Продвижение вперед в разрешении этих

загадок невозможно без уточнения

философско-методологической интерпретации

теории. Собственно говоря, это утверждение

лучше обернуть: философско-методологическая

интерпретация и должна высветить ответ на

указанные три проблемы. Копенгагенская

интерпретация, в своем узком варианте

сводящаяся к запретам искать ответы на эти

три вопроса, не отвечает такому условию.

(Хотя она полезна как рабочий вариант,

предотвращающий неправильное понимание

254

физического смысла уравнений квантовой

теории, например, с позиций картины мира

классической физики).

Может ли какая-либо из известных

интерпретаций квантовой теории

рассматриваться как философско-

методологическая, т.е. как интерпретация,

конструктивно разрешающая категориальные

проблемы - объективной реальности,

детерминизма, нелокального взаимодействия?

(Естественно, она должна согласовываться с

экспериментальными данными). На наш взгляд,

этим условиям отвечает интерпретация

В.А.Фока (с некоторыми коррективами).

Уточним ее содержание. В серии публикаций

конца 50-х и 60-х годов В.А.Фок развил

следующую систему представлений об

интерпретации квантовой теории:

1. Волновая функция описывает

"свойственные данной физической системе при

данных условиях потенциальные возможности".

Волновая функция "не зависит от

заключительной стадии опыта и, тем самым,

является объективной характеристикой со-

стояния объекта непосредственно перед

заключительной стадией"17.

2. Относительность к средствам

наблюдения: "Переход от потенциально

возможного к осуществившемуся,

действительному, происходит на

заключительной стадии опыта"18 при

____________________

17 Фок В.А. Квантовая физика и

философские проблемы // Физическая наука

и философия. М., 1973. С. 68.

18 Фок В.А. Об интерпретации квантовой

механики // Философские проблемы

255

взаимодействии с классически описываемым

регистрирующим прибором.

3. Для изучения свойств атомных объектов

наиболее важной является такая постановка

опыта, при которой можно различать в нем

три стадии: "приготовление объекта,

поведение объекта в фиксированных внешних

условиях и собственно измерение"19.

Приготовление объекта представляет собой

физический процесс, в результате которого

объект приобретает состояние, ха-

рактеризуемое данной волновой функцией. Оно

позволяет при необходимости многократно

получать объекты, находящиеся в

тождественных состояниях. Поведение

квантового объекта в фиксированных условиях

- это плавное изменение его состояния с

течением времени под влиянием физического

воздействия или внутренних процессов,

описываемое уравнением Шредингера. Другими

словами, это эволюция потенциальных

возможностей с течением времени. Эта

эволюция описывается теорией для каждого

индивидуального объекта и притом даже в

духе классического детерминизма.

Наконец, взаимодействие регистрационного

типа представляет собой квантовый скачок,

реализацию потенциальных возможностей в

форме события, детерминируемую лишь вероят-

ностным образом. Для проверки прогнозов,

вытекающих из решения уравнения Шредингера,

необходимо много раз повторить опыт,

накопив статистические данные.

___________________________________________

современного естествознания. М., 1959.

С. 222-223.

19 Там же. С. 223.

256

Теперь мы можем посмотреть, что дает

интерпретация В.А.Фока для разрешения

философско-методологических

(категориальных) проблем.

Принцип тождества: объекты,

приготовленные как тождественные

(находящиеся в одном и том же квантовом

состоянии) в фиксированных условиях ведут

себя одинаково:

а) на средней стадии опыта, где они

одинаково описываются одним и тем же

уравнением Шредингера (эволюция потенциаль-

ных возможностей одинакова);

б) на заключительной стадии опыта, где

они дают одинаковое статистическое

распределение (т.е. с одними и теми же

вероятностями осуществляют те или иные

переходы). Правда, сами переходы различны.

Б. Проблема объективной реальности: в

отличие от копенгагенской интерпретации в

ее узком варианте интерпретация В.А.Фока

может быть понята в том смысле, что теория

разрешает говорить о реальности до акта

наблюдения на языке объективно присущих

частице потенциальных возможностей. Теория

отражает эту реальность - с помощью

уравнения Шредингера (или его аналогов).

При этом надо только подчеркнуть, что

потенциальные возможности отображают не

какую-то чисто мысленную конструкцию, а

специфический тип объективной реальности,

участвующий в физических процессах.

Однако интерпретация В.А.Фока не вполне

последовательна в разрешении проблемы

отражения объективной реальности. С одной

стороны - она разрешает говорить о

реальности в промежутке между наблюдениями

(на языке объективных потенциальных

257

возможностей), с другой - провозглашает

относительность к средствам наблюдения. А

это - как и в обычной копенгагенской

интерпретации - может быть понято, как

невозможность отразить в теории реальность

вне наблюдения. Как нам представляется,

интерпретация В.А.Фока может быть

скорректирована так, чтобы снять эту

несамосогласованность, сохранив специфику

квантовомеханической реальности. Это

возможно, если в центре внимания поставить

не прибор (даже в его широком понимании,

как естественного сочетания условий, в

которые помещен микрообъект), а тип

физического процесса.

Описание реальности на языке процессов

(событий) вошло в физику со специальной

теорией относительности. Логично считать,

что язык событий более адекватен и для

квантовой механики даже в ее

нерелятивистской форме20.

Обратим в связи с этим внимание на пункт

3 в изложении интерпретации В.А.Фока. В

средней стадии опыта изменение состояния

объекта под влиянием физического

воздействия происходит в форме не

регистрируемой непосредственно приборами

эволюции потенциальных возможностей. На

заключительной стадии возможности

реализуются в форме квантовых событий,

регистрируемых приборами. Отличие второй

стадии от третьей В.А.Фок определил тем,

что на второй стадии описание производится

____________________

20 См. подробнее: Пахомов Б.Я.

Становление современной физической

картины мира. М., 1985. Гл. П, параграф

3; гл. Ш, параграф 3.

258

на языке квантово-механических законов, а

на третьей - на языке классической физики.

Анализ показывает, что язык классической

физики здесь не при чем (мы вернемся к

этому чуть позже). Есть только то сходство

с классической физикой на заключительной

стадии опыта, что от языка потенциальных

возможностей второй стадии переходят на

язык действительных событий. Вот это

различие двух стадий опыта и представляется

логичным объяснить объективным различием

физических процессов: процесс типа 1 -

непосредственно не регистрируемая эволюция

потенциальных возможностей; процесс типа 2

- скачкообразный квантовый переход

(рождение частицы, распад частицы и т.п.) -

реализация той или иной возможности,

процесс регистрационного типа21.

При таком подходе пункт 2 в интерпретации

В.А.Фока изменяется следующим образом:

2'. Квантовая теория построена на основе

принципа относительности к типу

взаимодействия. В квантовом мире имеют ме-

сто два типа изменения объекта - скрытая

эволюция потенциальных возможностей и

____________________

21 В свое время о двух типах процессов

писал И.фон Нейман, систематизируя основы

квантовой теории. Однако в его трактовке

физическим был только процесс постепенной

эволюции состояния, в то время как скачок

он истолковывал как акт психического

восприятия (процесс 1 в его обозначении).

См.: Нейман И.фон. Математические основы

квантовой механики. Гл. 6. М., 1964.

259

скачкообразная реализация одной из

возможностей в форме квантового события22.

В таком случае пункт 3 должен относиться

не только к опытам, но и к любым ситуациям

применения теории, - и его формулировка

требует соответствующей корректировки с

учетом сказанного о двух типах изменения

объекта.

Уникальными объектами, позволяющими

реально осуществить разностороннюю

экспериментальную проверку различных

интерпретаций квантовой теории, выступают

нейтральные К-мезоны. "Если бы К-мезонов не

было, - отмечает Л.Б.Окунь, - их надо было

бы специально выдумать, чтобы объяснять

студентам основные принципы квантовой

механики"23.

Частицы, родившиеся в сильном

взаимодействии как Ко (со странностью S=1)

или как анти-K0 (S=-1), могут распадаться в

слабом взаимодействии (с нарушением

странности) двумя существенно различными

способами - на две частицы (комбинированная

четность СР=1) или на 3 частицы (СР=-1). В

первом случае частица получила обозначение

Ко1 ,во втором - Ко2 . Время жизни второй

____________________

22 Г.Рейхенбах рассматривал предположение

о двух способах существования квантовых

объектов - активном, когда их можно

регистрировать приборами, и пассивном,

когда они непосредственно не наблюдаемы

(Рейхенбах Г. Направление времени.

М., 1962).

23 Окунь Л.Б. Лептоны и кварки. М., 1981.

С. 83.

260

частицы в 500 с лишним раз больше, чем

первой24, ее масса тоже чуть больше.

Поведение Ко-мезонов отображается с

помощью волновых функций следующими

выражениями, основанными на понятии

квантово-механической суперпозиции:

(K0) = C1(K01) + C2(K02) (1)

(K0) = C1(K01) - C2(K02) (2)

Здесь (Ко), (Ко1 ) и т.д. - символы

волновых функций, С1 и С2 - числовые

коэффициенты, определяющие вероятность

соответствующих распадов.

Соответственно

(K01) = C1(K0) + C2(K0) (3)

(K02) = C1(K0) - C2(K0) (4)

где (Ко) - символ волновой функции анти-

Ко-мезона, С1 и С2 - числовые коэффициенты,

определяющие вероятность того, что Ко1 или

Ко2 проявят себя в сильном взаимодействии

как Ко (S=1) или Ко (S=-1).

Физический смысл этих выражений (а вместе

с тем - и понятия волновой функции) с

достаточной конкретностью проявляется в

разнообразных экспериментах.

1. Физический смысл волновой функции.

Достаточно очевидным образом выражения

(1), (2) отображают потенциальные

возможности Ко-мезона по отношению к

____________________

24 Мы здесь отвлекаемся от аномального

распада долгоживущего мезона на 2

частицы, составляющего 0,2% случаев.

261

слабому взаимодействию, (3) и (4) по

отношению к сильному взаимодействию,

выявляющему значение странности. Числовые

коэффициенты, возведенные в квадрат,

характеризуют вероятность соответствующего

перехода от возможности к действительности.

2. Роль классически описываемого прибора.

Слабый распад Ко-мезона вполне возможен в

вакууме (собственно говоря, выражения (1) и

(2) и относятся именно к вакууму). К тому

же характеристики странности или СР-

четности не относятся к классической

физике. Следовательно, специфическая

квантовая относительность - это не

относительность к классически описываемому

прибору и не относительность к

макроскопическому прибору, а

относительность к квантовому переходу,

взаимодействию.

3. Относится ли волновая функция к каждой

частице или к ансамблю частиц? Можно

представить себе, что выражение (1) и

аналогичные ему отражают такое положение

вещей, когда в пучке Ко-мезонов есть

частицы, постоянно сохраняющие признаки

Ко1, и другие частицы, постоянно

сохраняющие признаки Ко2 . При таком

понимании выражение (1) представляет собой

усредненную характеристику ансамбля частиц,

оставляя скрытыми параметры каждой частицы.

Но это не так.

Как уже сказано, Ко2 имеет несколько

большую массу, чем Ко1. По законам

квантовой теории это означает, что длина

его де-бройлевской волны короче. Если

суперпозиция двух состояний С1(Ко1) +

С2(Ко2) относится к одной частице, то

возникает интерференция двух волн. Через

262