«Современная физика лежит в родах. Она рожает диалектический материализм»
Ленин. 1908 г.
Физика занимает исключительное положение среди многочисленных наук о природе. Оно обусловлено тем, что физика изучает простейшие, и вместе с тем наиболее общие свойства материи. Поэтому проникновение физики неизбежно в любой раздел естествознания. Сейчас, как известно, получили права гражданства такие научные дисциплины, как биофизика, геофизика, астрофизика, химическая физика, и другие «физики»
Известно, что физика является «матерью техники» Так было всегда, но особенно очевидно это стало в связи с рождением на наших глазах ядерной техники, электронной техники, лазерной техники, и т. д.
Такая широта, и общность содержания физики должна была привести, и привела ее непосредственно к философии. Об этом свидетельствует история развития физики. Всегда, когда в физику вводились новые понятия, и представления (обычно под давлением новых экспериментов), до этого непривычные, физика тесно переплеталась с философией. Достаточно вспомнить, например, историю развития термодинамики. Сколько философских копий было сломано вокруг вопроса о втором начале термодинамики! В значительно большей степени такая связь физики, и философии обозначилась в XX веке, когда закладывались основы современной физики учение о строении вещества, теория относительности, и квантовая механика.
Тесная связь между физикой, и теорией познания - это исторически необходимая связь. Не удивительно поэтому, что физики на определенном этапе своей деятельности, пытаясь осмыслить современное им состояние науки, обращаются к философии. Многим физикам принадлежат специальные философские сочинения. Правда, это в большей мере относится к физикам-теоретикам. Экспериментаторы реже высказываются по философским вопросам. Это связано, вероятно, с тем, что за многочисленными «будничными» заботами об экспериментальных мелочах (о винтах, гайках, инструментах, приборах и пр.) им «недосуг» писать по этим вопросам. Кажется, Гельмгольцу принадлежат слова о том, что на то, чтобы придумать, как наилучшим образом согнуть кусок латуни, физик подчас тратит больше времени, чем на создание физической теории.
Автор этих строк, экспериментатор по роду своей работы, взялся за перо для того, чтобы отдать дань восхищения великому мыслителю, столетие со дня рождения которого сейчас отмечается всем прогрессивным человечеством.
Великий политический, и государственный деятель, Владимир Ильич Ленин был и великим ученым, основоположником научного коммунизма. Борьба Ленина за философию диалектического материализма была важным звеном в его титанической работе.
Особая роль физики в развитии, как техники, так, и философии явилась причиной пристального внимания Ленина к вопросам новой физики.
Ленинский метод научной работы особенно близок сердцу физика. В своей научной работе В. И. Ленин всегда опирался на опыт, на практику, как на критерий истины. Ленин следующими словами Энгельса поясняет идею «критерия практики» «Но прежде чем люди стали аргументировать, они действовали. «В начале было дело» The proof of the pudding is in the eating» (доказательство для пудинга или испытание, проверка пудинга состоит в том, что его съедают). «В тот момент, когда, сообразно воспринимаемым нами свойствам, какой-либо вещи, мы употребляем ее для себя, - мы в этот самый момент подвергаем безошибочному испытанию истинность (разрядка моя, - И. К.) или ложность наших чувственных восприятий. успех наших действий дает доказательство соответствия (tlbereinstimmung) наших восприятий с предметной (gegenstandlich) природой воспринимаемых вещей»
Но тут возникает следующий вопрос. История науки изобилует примерами, свидетельствующими о том, что явно неправильные с современной точки зрения представления физиков приводили к вполне «успешным» их действиям. Для примера возьмем старую теорию магнетизма (с нее и сейчас иногда начинают изложение этого раздела в учебниках), в которой намагниченный кусок стали рассматривался, как магнитный диполь, состоящий из двух магнитных полюсов или «магнитных зарядов» (по аналогии с электрическим диполем). Пользуясь этим представлением, физики создали систему магнетостатики, на которой базируется вся практика, и техника использования магнитов. Этой практике не противоречила упомянутая теория.
Между тем известно, что никаких магнитных зарядов в действительности не существует. И если сейчас говорят о магнитных полюсах, то с обязательной оговоркой, что это - «фиктивное понятие» Итак, как будто «критерий практики» не может служить надежной основой для выяснения истинности наших представлений о том или ином предмете? Это, разумеется, не праздный вопрос.
Один из крупнейших физиков-теоретиков современности, Р. Фейнман, пытаясь выяснить, что же такое философская интерпретация физического закона, следующим примером иллюстрирует гносеологическое значение этого вопроса «Пусть те, кто настаивает на том, что единственно важным является лишь согласие теории, и эксперимента. представят себе разговор между астрономом из племени майя, и его студентом. Майя умели с поразительной точностью предсказывать, например, время затмений, положение на небе Луны, Венеры и других планет. Все это делалось при помощи арифметики......У них не было ни малейшего представления о вращении небесных тел. Представьте себе, что к нашему астроному приходит молодой человек, и говорит «Вот, что мне пришло в голову. Может быть, все это вертится, может, это шары из камня. и их движение можно рассчитывать совсем иначе» Далее, узнав, что молодой человек еще не дошел до таких расчетов, астроном майя ответит ему, что мы можем, и так достаточно точно вычислять затмение, так, что не стоит возиться с его идеями. Как видим, - заканчивает Фейнман, - нелегкая задача решить, стоит или не стоит задумываться над тем, что кроется за нашими теориями»
Это и в самом деле нелегкая задача. Ведь если принять безоговорочно формулу, что критерием истины является практика, то такая формула, как это видно из процитированного примера, может привести к застою в науке. Но эту «нелегкую задачу» с блеском решил В. И. Ленин. Утверждая, что «точка зрения жизни, практики должна быть первой, и основной точкой зрения теории познания», Ленин добавляет следующий многозначительный абзац «Конечно, при этом не надо забывать, что критерий практики никогда не может по самой сути дела подтвердить или опровергнуть полностью, какого бы то ни было человеческого представления. Этот критерий тоже настолько «неопределенен», чтобы не позволять знаниям человека превратиться в «абсолют», и в то же время настолько определенен, чтобы вести беспощадную борьбу со всеми разновидностями идеализма, и агностицизма. Отсюда, - продолжает Ленин, - вытекает признание единственным путем к этой истине пути науки, стоящей на материалистической точке зрения» *.
Лучшей иллюстрации применения диалектического метода к теории познания нельзя, и желать!
Нужно ли доказывать, что подавляющее большинство физиков, сознательно или стихийно, руководствуется именно таким пониманием «критерия практики», которое дано В. И. Лениным.
Иллюстрацией того, что именно опыт служил Ленину надежной опорой, когда он формулировал основы своих философских воззрений, является следующий пример Ленин считает необходимым проверить историей науки (то есть проверить экспериментально, как сказал бы физик) одно из основных положений диалектики. Свою заметку «К вопросу о диалектике» Ленин так, и начинает «Раздвоение единого, и познание противоречивых частей его. есть суть (одна из «сущностей», одна из основных, если не основная, особенностей или черт) диалектики. Правильность этой стороны содержания диалектики должна быть проверена историей науки» *♦.
Как известно, это высказывание Ленина не было декларацией. Такую проверку он сам осуществил ранее в своей знаменитой работе «Материализм, и эмпириокритицизм» Какое важное значение В.И. Ленин придавал этой задаче, свидетельствует его отповедь Потресову, и Базарову. В статье «Наши упразднители» Ленин поясняет «Эта философская «разборка» подготовлялась давно. поскольку, например, новая физика поставила ряд новых вопросов, с которыми должен был «сладить» диалектический материализм». Ленин действительно «сладил», и превосходно сладил с этой проблемой в упомянутом классическом труде.
«Материализм, и эмпириокритицизм» по справедливости называется классическим трудом, потому, что он оказал, и продолжает оказывать огромное влияние на развитие науки. Написанный в годы крутого перелома основных физических представлений, он содержит исчерпывающую оценку философских воззрений физиков своего времени.
Теперь уже большинство физиков не сомневается в том, что, по выражению М. Борна, «физика нуждается в обобщающей философии» Такую обобщающую философию, и дал В. И. Ленин в своей работе, написанной в 1908 году.
С тех пор основные представления в физике претерпели коренные изменения. Известно, что Ленин назвал «гигантскими, головокружительными» успехи физики за последние три десятилетия XIX столетия, и первые годы XX столетия. В еще большей мере это можно отнести к успехам физики за последние шесть десятилетий, прошедших посте выхода в свет работы Ленина.
Действительно, шестьдесят лет тому назад физики только начинали привыкать к электрону. Как вся атомистика, так, и электронная теория, естественно, встретила неблагоприятное отношение со стороны некоторых физиков. Более того, реальность атома еще не всеми была признана (Оствальд). Кванты только стали входить в «моду» (после теории фотоэлектрического эффекта Эйнштейна). О строении атома физики еще не имели представления. Не было самого понятия «атомное ядро» Радиоактивность представлялась величайшей загадкой.
Теория относительности, совершившая величайшую революцию в физике, делала свои первые шаги, вызывая возмещение многих физиков. Большинство физиков еще не понимало ее. Знаменательным в этом смысле является отношение к теории относительности одного из великих теоретиков конца прошлого, и начала нынешнего столетия, Г. А. Лоренца. Вот, что он писал в 1909 году о теории относительности Эйнштейна в своей книге «Теория электронов», в главе «Оптические явления в движущихся телах» «Я не могу касаться здесь многочисленных, и в высшей степени интересных применений, которые Эйнштейн вывел из своего принципа. Его результаты, касающиеся электромагнитных, и оптических явлений..., в основных чертах совпадают с теми результатами, которые мы получили на предыдущих страницах.», и далее « при этом он, конечно, требует от нас, чтобы мы заранее верили, что отрицательный результат опытов, подобных опытам Майкельсона, Рэлея, и Брэса, является не случайной компенсацией противоположных эффектов, но выражением общего, и основного принципа» И это слова физика, который сам выковал для теории относительности самое мощное оружие - «преобразования Лоренца»!
Но уже в 1915 году Лоренц по достоинству оценил теорию относительности. В примечании к той же главе своей книги он писал «Если бы мне предстояло написать эту последнюю главу теперь (1915 г.), я, конечно, поставил бы на гораздо более видное место теорию относительности Эйнштейна.»
Примечательно, что Ленин, не будучи физиком, спустя всего два с лишним года после выхода знаменитой работы Эйнштейна о теории относительности («К электродинамике движущихся тел», 1905 г.), оценил ее огромное гносеологическое значение.
Еще примечательнее то обстоятельство, что Пуанкаре, который опубликовал ряд математических результатов теории относительности на несколько месяцев раньше Эйнштейна (Эйнштейну эта работа Пуанкаре не была известна), не сумел понять глубокого физического смысла этой теории. Нужно ли лучшее свидетельство того, что философские воззрения непосредственно влияют на конкретную науку?!
В наше время теория относительности (имеется в виду специальная теория относительности) стала предметом школьной программы. Вся современная ядерная техника базируется на известном следствии из теории относительности - эйнштейновском соотношении между массой, и энергией. И даже кажется удивительным, что явившаяся следствием эксперимента «простая» идея о том, что в движущихся друг относительно друга системах отсчета время течет по-разному, вызывала такую ожесточенную борьбу не только на философском фронте, но, и на физическом. Приходится еще раз вспомнить вещие слова Ленина «Этот шаг (от метафизического материализма к диалектическому материализму. - И. К.) делает, и сделает современная физика» *.
Здесь нет необходимости останавливаться на обширной философской литературе, которая была порождена теорией относительности, и которая сейчас имеет главным образом исторический интерес. Ряд философских воззрений Эйнштейна, идеалистических по своей сущности, конечно, подлежит критике, и не раз критиковался марксистами. Однако следует напомнить, что В. И. Ленин, и в дальнейшем продолжал считать автора теории относительности «великим преобразователем естествознания»
Как было упомянуто, теории относительности уже обучают школьников. Фейнман свидетельствует, например, что «было время, когда газеты писали, что теорию относительности понимают только двенадцать человек» Фейнман не верит этому, и считает, что после того, как ученые прочитали статью Эйнштейна, многие так или иначе поняли теорию относительности. «Но, - продолжает Фейнман, - мне кажется, я смело могу сказать, что квантовую механику никто не понимает»
Это честное заявление, исходящее из уст одного из крупнейших физиков-теоретиков, столь много сделавшего для развития квантовой электродинамики, весьма знаменательно. Далее Фейнман поясняет, что «понимать» квантовую механику - это значит найти ответ на вопрос «Но, как же так может быть?»
Между тем общеизвестно, что современная физика - это квантовая физика. Успехи квантовой механики исключительны. Квантовая механика позволила раскрыть тайну строения атома. Пользуясь квантовой механикой, можно с любой степенью точности рассчитать атом, то есть вычислить детальную электронную структуру' любого атома. Эти вычисления находятся в потрясающем по точности согласии с экспериментом. Вся современная квантовая электроника с ее разнообразными техническими применениями - это продукт квантовой механики. Курсы квантовой механики уже давно изучаются студентами всех физических факультетов мира. И в то же время крупнейший авторитет в этой области физики утверждает, что ее никто не понимает!
Попытаемся разобраться, в чем корень такого непонимания квантовой механики. Надо помнить, что уже при самом своем Зарождении квантовая механика содержала внутреннее противоречие.
В самом деле, обратимся к простейшему проявлению квантовой природы света - к фотоэлектрическому эффекту. Теория фотоэффекта Эйнштейна состоит в том, что поток света с частотой v рассматривается, как поток частиц фотонов, энергия которых Е = hv (h - постоянная Планка). Когда фотоны достигают поверхности металла, некоторая часть их поглощается электронами. Вследствие этого кинетическая энергия электрона, поглотившего фотон, увеличивается на hv. Обладая такой энергией, электрон может покинуть металл, и вылететь наружу. При этом он потеряет часть приобретенной энергии, затратив её на «работу выхода» Л. Поэтому максимальная кинетическая энергия, с которой электрон вылетает из поверхности металла, равна
½ x (mv^2m) = hv - A
Это знаменитая формула Эйнштейна, которая подтверждается многочисленными экспериментами, и лежит в основе бесчисленных применений различных фотоэлектрических эффектов (в телевидении, звуковом кино, многочисленных автоматических устройствах, солнечных батареях). Однако если вдуматься в смысл формулы Эйнштейна (она была получена им в 1905 году), то сразу становится ясным её противоречивость. Входящая в эту формулу величина Е - это энергия «световой частицы» фотона, v - это частота света, состоящего из частиц. Но частота - это величина, характеризующая волну. Понятие частоты света появилось после того, как было установлено (в XIX столетии), что свет представляет собой процесс распространения колебаний. Такой процесс, и называется волной. Но волна, по самому смыслу этого понятия, занимает большую область пространства, а если говорить строго, то даже все пространство. Частица же локализована в пространстве, то есть занимает малый объем. Поэтому основное выражение Е = hv, связывающее энергию фотона (то есть частицы) с частотой световой волны, представляется с точки зрения «здравого смысла» абсурдным.
Подчеркнем сразу же, что «здравый смысл» почерпнут из механики, которая знает только два типа движений движение точки или тела (состоящего из точек), и волновое движение. Других типов движений механика не знает.
Но вернемся к фотонам. Фотоэлектрические явления неопровержимо доказали, что свет представляет собою поток частиц. С другой стороны, существуют столь же неопровержимые экспериментальные доказательства того, что свет представляет собой волновой процесс. Мы имеем в виду явление интерференции. Можно утверждать, что если на опыте наблюдается явление интерференции, то мы имеем дело с волной
Волновая теория света утвердилась в науке после того, как на опыте было показано, что ряд точек экрана, освещаемого одновременно двумя одинаковыми источниками света, оказывается темным, тогда, как при действии каждого из источников в отдельности экран освещен равномерно. Стало очевидным, что темные те места экрана, куда световые волны от двух источников приходят со смещенными друг относительно друга «гребнями», и «долинами». Это явление и есть интерференция света, которое тоже нашло широкое практическое применение.
Создалась странная ситуация если пучок света используется, например, для телевидения, то он должен считаться состоящим из фотонов, то есть частиц. Но, как только тот же пучок света попадает на интерферометр, его следует рассматривать, как волну!
Практика, следовательно, привела к парадоксальному факту, что, как волновая, так, и фотонная теории света верны, а формула Е = hv устанавливает связь между этими противоречивыми теориями. Этот вызов «здравому смыслу» достиг своей кульминации, когда в 1924 году дуализм волна - частица был путем теоретических рассуждений распространен, и на электроны. Другими словами, электрон, который с момента его открытия (1897 год) обладал всеми атрибутами частицы, должен был вести себя, и, как волна. Очень скоро, в 1927 году, появились экспериментальные подтверждения этого.
В настоящее время с дуализмом, на сей раз электронов, инженеры-практики встречаются на каждом шагу. Наглядным примером может служить электронный микроскоп, без которого сейчас не может обойтись современная лаборатория. При расчете «оптики» такого микроскопа, в котором места линз занимают соответствующие магнитные катушки, конструктор рассматривает движение электронов «классическим методом», то есть, как движение заряженных частиц в магнитном поле. По при расчете так называемой разрешающей силы электронного микроскопа он вынужден принимать во внимание длину волны электрона, которая вычисляется по правилам квантовой механики.
Спустя два года после открытия волновых свойств электрона было экспериментально доказано, что, и атом, принадлежность которого к классу частиц ни у кого не вызывала сомнений, тоже при определенных условиях опыта, например, при отражении от кристаллов, ведет себя, как волна.
Указанный дуализм был воспринят физиками-экспериментаторами, как, и подобает. Они немедленно включили волновые свойства электронов, и других частиц, например, нейтронов (открытых в 1932 году), в свой арсенал средств познания природы, и технического использования. Физики-теоретики должны были более глубоко осмыслить возникшую ситуацию, что, и привело к созданию современной квантовой механики (или, как она ранее называлась, волновой механики). По выражению одного из создателей квантовой механики, М. Борна, «дуализм волна - частица положил конец наивному интуитивному методу в физике, который состоит в перенесении понятий, знакомых из повседневной жизни, на субмикроскопическую область, и заставил нас применять более абстрактные методы»
Основы квантовой механики были заложены в 1926 - 1927 годах. Эта теория в течение короткого времени упрочилась. Существенный вклад в развитие квантовой механики внес Гейзенберг, сформулировавший так называемое соотношение неопределенности.
Именно вокруг этого соотношения неопределенности разгорелась обширная философская дискуссия. Многих физиков философское осмысление этого «соотношения» привело в лагерь идеалистов.
На первый взгляд соотношение неопределенности имеет следующий совершенно безобидный вид:
Дх * Др >= h/2п
Здесь Дх - неопределенность (неточность) координаты частицы, Др - неопределенность импульса (или скорости) частицы, h - постоянная Планка.
Это соотношение утверждает, что нельзя в одно, и то же время знать место, и скорость движения частицы. Другими словами, если мы попытаемся зафиксировать частицу в, каком-нибудь определенном месте, то мы не сможем определить, куда, и с, какой скоростью она полетит. Наоборот, если мы заставим частицу двигаться очень медленно с заданной определенной скоростью, то мы не сумеем указать, где она находится, то есть частица будет представляться расплывчатой. Отсюда уже легко сделать «простейшее» заключение, явно идеалистического характера, о том, что знания человека ограничены, раз нам не дано ответить на такой простой вопрос. Больше того, отсюда можно сделать вывод, столь же идеалистический по своему смыслу, что события в мире непредсказуемы, иначе говоря, нарушается принцип причинности.
Действительно, мы привыкли к тому, что классическая механика позволяет нам предвидеть будущее движение тела, если нам известны начальные положения, и скорость тела, и действующие на него силы. На этом основана вся техника. Так, например, успехи космонавтики основаны на том, что. зная место старта (начальные координаты) ракеты, и задавая ей известную начальную скорость, мы можем по правилам механики заранее предвидеть, где будет находиться ракета в любой момент времени.
Иное дело с частицей, подчиняющейся законам квантовой механики. Раз мы в соответствии с соотношением неопределенности не можем указать одновременно ее координаты, и скорость, то, очевидно, мы не можем предсказать ее координаты в будущем. Налицо нарушение детерминизма. Нетрудно догадаться, что все это является следствием того, что частица (электрон, атом, нейтрон и т. д.) обладает волновыми свойствами.
В самом деле, рассмотрим следующий грубо схематизированный опыт, который тем не менее очень недалек от действительно осуществляемых опытов. Представим себе, что через два отверстия в экране пролетают электроны, испускаемые, каким-либо источником, например, накаленной проволочкой. Из каждого отверстия электроны могут лететь во всех направлениях. За экраном мы можем передвигать счетчик электронов параллельно экрану с отверстиями. Счетчик позволяет регистрировать каждый попавший в него электрон. Значит, число электронов можно непосредственно сосчитать.
Естественно предположить, что в счетчик попадает электрон, прошедший через одно из двух отверстий. Поэтому если мы сосчитаем число электронов, попавших в счетчик через первое отверстие при закрытом втором, затем проделаем то же самое с электронами, попавшими в счетчик через второе отверстие при закрытом первом, то мы вправе ожидать, что число электронов, попавших в счетчик через оба отверстия, будет равно сумме полученных показаний счетчика. Этого требует здравый смысл. Так было бы, если бы мы стреляли из пулемета через бронзовый щит с двумя отверстиями, за которым в, каком-нибудь месте помещен ящик с песком, где пролетевшие пули застревают. Можно не сомневаться в том, что число пуль, попадающих в ящик с песком при открытых обоих отверстиях в щите, равно сумме пуль, попадающих в тот же ящик через каждое из отверстий в отдельности (конечно, за один, и тот же промежуток времени, скажем, за один час).
Но, когда мы «стреляем» электронами то этого не получается! Более того, может оказаться, что счетчик, установленный в надлежащем месте, зарегистрировав одинаковое число попавших в него электронов при их прохождении через каждое отверстие в отдельности (когда одно из отверстий закрыто), не зарегистрирует ни одного электрона, когда оба отверстия открыты. Естественно, возникает вопрос, как это может быть? Мы позволили электронам влетать в счетчик через оба отверстия, а они сразу перестали влетать совсем. Но стоит закрыть одно отверстие - и счетчик снова начинает регистрировать электроны независимо от того, какое отверстие закрыто!
Нетрудно видеть, что мы имеем здесь дело с явлением такого же типа, которое наблюдается при освещении экрана двумя одинаковыми источниками света, то есть с явлением интерференции. В случае дискретных частиц, таких, как электрон, атом, нейтрон, и т. д., казалось, можно было бы проследить за каждым электроном, пролетавшим через два отверстия в экране, и выяснить, куда он девался, и почему он не попадает в счетчик, если второе отверстие тоже открыто. Но этого-то сделать, как раз и нельзя, ибо, чтобы проследить за частицей, ее надо, как-то «увидеть», а для этого её надо осветить. Но, как только свет попадает на движущуюся частицу, он, взаимодействуя с ней, сталкивает её с первоначального пути. Поэтому невозможно проследить за частицами, не нарушая их движения. (Заметим, что если бы такой опыт с освещением пролетевших через отверстие электронов был действительно осуществлен, то указанное выше явление интерференции частиц не наблюдалось бы!) Это обстоятельство, и является физическим обоснованием соотношения неопределенности, поскольку проследить за движением частицы - значит уметь точно определить ее координаты, и импульс.
Словом, идея принципа неопределенности заключается в том, что наблюдение воздействует на изучаемый объект. По выражению Фейнмана «Наблюдая явление, нельзя хотя бы слегка не нарушить его ход, и без учета этого нарушения теория не может стать последовательной» Заметим здесь же, что В.И. Ленин, анализируя похожую ситуацию, рассмотренную Реем, оценил её как «материалистическую теорию познания» Приводя цитату из книги Рея «Воздействие на объект предполагает изменение объекта, реакцию объекта, соответствующею нашим ожиданиям. или предвидениям, на основании которых мы это воздействие предприняли. Следовательно, эти ожидания или эти предвидения содержат в себе элементы, контролируемые объектом, и нашим действием. В этих различных теориях есть, значит, часть объективного», - Ленин утверждает «Это вполне материалистическая, и только материалистическая теория познания» *.
Попытаемся теперь ответить на вопрос, почему «непонятна» квантовая механика.
Это нам поможет найти корпи идеалистических выводов, к которым пришли некоторые философы, и физики, анализируя создавшееся в физике положение.
Основная трудность понимания разобранных выше физических явлений заключается в том, что при их анализе пытаются пользоваться теми же понятиями, к которым привыкли в повседневной жизни. Многовековой опыт человечества привел к тому, что человек считает для себя понятным то, чему он может создать геометрически й, и ш механический образ. Этот опыт, практика изучения окружающего мира привели к созданию ряда понятий, при помощи которых реальный мир отражается в мозгу человека.
Но до XX века человечество занималось лишь макроскопическими телами, движущимися со сравнительно небольшими скоростями. Эти тела можно видеть, определить их форму, и размеры (геометрический образ), и изучить их движение (механический образ). К этому опыту были приспособлены, и соответствующие понятия. Так, ньютоновская механика, разработанная применительно к движению макроскопических тел, установила, что механическое состояние точки или тела, состоящего из точек, однозначно определяется координатами, и импульсом (пли скоростью, если массу тела считать неизменной). Та же механика Ньютона позволяет определить, и параметры волнового движения.
Но вот мы переходим к миру объектов, подчиняющихся квантовым законам, чуждым ньютоновской механике. Опыт человечества не успел еще выработать образа этих объектов, и соответствующих понятий, адекватных этому миру. Если эти объекты, как показывает опыт, обладают одновременно, и свойствами регулярных, то есть периодических, волн, то в действительности они не волны, и не частицы, и должны быть чем-то иным, «единым в противоположностях»
Действительно, если внимательно рассмотреть существующие экспериментальные доказательства того, что электрон, например, есть частица в обычном механическом смысле, то нетрудно убедиться в том, что эти доказательства весьма косвенные. Скорее всего, глубокое убеждение в корпускулярном строении вещества привело к тому, что результаты опытов с электронами (и атомами) трактовались на основе представления о них, как об обычных механических частицах. В наше время достоверность реального существования атомов, электронов, прогонов может соперничать с достоверностью существования системы Коперника. Не это не значит, что мы можем представить себе эти объекты, как уменьшенную модель астрономических объектов. Мы никак не можем их себе представить, они ни на, что не похожи. И в этом природа не виновата. Было бы. вероятно, высшим выражением философского идеализма считать, что природа должна так приспособиться к человеческому разуму, чтобы он мог образно представить себе все объекты природы.
Вследствие того, что мы не можем представить эти объекты в виде геометрического, и механического (в классическом смысле) образа, мы считаем их «непонятными» Но если квантовые объекты не есть уменьшенная копия классических объектов, то, какие основания предполагать, что состояние их движения должно определяться теми же величинами (координатами и импульсом), которыми определяется движение макроскопических тел? Словом, представляется, что вопрос, каковы координаты, и импульс в данный момент времени применительно к квантовым объектам, есть незаконный вопрос. Ведь не всякий вопрос правомерен. По остроумному замечанию академика И. Е. Тамма, из того, что нельзя ответить на вопрос, какого цвета пулковский меридиан, не следует, что возможности Познания человека ограничены. Просто вопрос поставлен незаконно. Или другой пример нельзя ответить на вопрос, какова температура атома газа. Этот вопрос незаконный потому, что понятие «температура» относится к газу, состоящему из большого числа атомов в состоянии равновесия; для определенного атома такого понятия нет.
В такой же мере, поп-видимому, незаконен вопрос о координатах и импульсе электрона. Однако даже такой выдающийся физик, как Эйнштейн, не мог отречься от «механической» точки зрения на движение электрона. Он часто говорил «Но ведь не гадает же господь бог «орел-решка», чтобы решить, куда должен двигаться электрон»
Ленина никогда не смущала не наглядность изучаемых объектов, несоответствие их привычным представлениям. Именно к создавшейся ситуации в квантовой механике, как нельзя лучше применимы слова Ленина, сказанные им по другому поводу «Движение тел превращается в природе в движение того, что не есть тело с постоянной массой, в движение того, что есть неведомый заряд неведомого электричества в неведомом эфире, - эта диалектика, и а-термальных превращений, проделываемых в лаборатории и на заводе, служит в глазах идеалиста (как, и в глазах широкой публики, как и в глазах махистов) подтверждением не материалистической диалектики, а доводом против материализма» *.
Становится ясным, что квантовая механика с соотношением неопределенности не дает никаких оснований к идеалистическим выводам о принципиальной непознаваемости, то есть об ограниченности возможностей познания природы. В такой же мере неоснователен вывод, тоже идеалистический, о нарушении принципа причинности в природе, который пытаются делать из того же соотношения неопределенности.
Как уже было сказано, нарушение принципа причинности усматривают в том, что нельзя указать координаты, и импульсы квантовых объектов в будущем, что мы с таким успехом делаем для «классических» объектов. Но в действительности квантовая механика позволяет превосходно предвидеть состояние системы. Согласно квантовой механике, состояние системы определяется так называемой волновой функцией ф. Независимо от интерпретации, которая дается этой функцией, она удовлетворяет уравнению детерминистического типа, как это обычно для классической теории. Пользуясь этим уравнением, экспериментатор может предвидеть, какой у него получится результат. И не было случая, чтобы при правильном их употреблении уравнения квантовой механики подводили экспериментаторов.
Часто так называемое нарушение принципа причинности в квантовой - механике обосновывают статистической интерпретацией волновой функции. Не имея возможности подробно останавливаться на этом вопросе, который уже много раз обсуждался в литературе, приведем здесь точку зрения М. Борна - автора этого статистического толкования функции ф «Часто встречающееся утверждение, будто современная физика утратила причинность, совершенно необоснованно. Это верно, что современная физика устранила либо модифицировала многие традиционные идеи, но она перестала бы быть наукой, если бы она прекратила поиски причин явлений»
Это, конечно, правильное утверждение, и оно находится в полном согласии с учением Ленина о причинности.
Таким образом, мы убеждаемся, что сама квантовая механика не дает оснований к тому, чтобы из нее делать те или иные идеалистические выводы. И если такие выводы тем не менее делаются отдельными философами, и физиками, то причины этого нужно искать в специальных условиях, с одной стороны, и в незнании диалектики - с другой. На это обстоятельство неоднократно указывал Ленин. Питательной почвой для современного «физического идеализма» служит, в частности, «непонятность» квантовой механики, о которой говорилось выше.
Еще на заре развития современной физики Ленин говорил «все это много мудренее старой механики, но все это есть движение материи в пространстве, и во времени» Эта «мудреность», как известно, служила Ленину лишним подтверждением диалектического, именно диалектического, материализма.
В свое время Ленину пришлось бороться против тех физиков и опирающихся на их высказывания философов, которые считали, что природа, материя сама была символом, условным знаком, то есть продуктом нашего ума. В наше время все меньше, и меньше физиков, придерживающихся таких крайних идеалистических взглядов. Критику сочинений таких физиков можно найти в ряде работ философов и физиков. В частности, С. И. Вавилов подверг весьма обстоятельной критике философские взгляды Эддингтона, и Комптона, Шредингера и др. Современная физика развивается в духе именно материалистической диалектики. По образному выражению С. И. Вавилова:
«Творцам, и активным поборникам повой физики, подобно герою мольеровской комедии, с удивлением познавшего, что он говорит прозой, пришлось убедиться, что они стали говорить на языке диалектики» И далее, имея в виду диалектическое единство волны - частицы, С. И. Вавилов продолжает «Противоречивость, и взаимоисключение здесь вопиют о себе»
Дуализм волна - частица пронизал почти всю физику микромира, которая является целиком квантовой. Физиков сейчас не смущает, что квантовые объекты не поддаются наглядному описанию. Найдена даже новая подходящая терминология для новых понятий, которой, и должны описываться квантовые явления. Так, например, в физике твердого тела электрон давно уже утратил свой первоначальный смысл частицы. При описании поведения электрона в металле он рассматривается, как некоторое «возбуждение», которое только в известном смысле похоже на частицу, его называют квазичастицей. Таких квазичастиц в физике много фотоны, экситоны, поляроны, магноны, и др. Это различного рода возбуждения, которые распространяются, как волны, но имеют, и атрибуты частиц. Свойства этих квазичастиц тоже «мудренее», чем, например, свойства свободных электронов. Их движение рассматривается не в обычном геометрическом пространстве, а в так называемом фазовом пространстве.
Для физиков стало привычным оперировать такими понятиями, как «эффективная масса» электрона или «дырки», напри• мер, в полупроводниках. Такие необычные, и совершенно не наглядные понятия сейчас никого не смущают. Никто не сомневается в том, что они являются отражением объективного мира, который остается «непонятным» в классическом смысле. Эти «диковинные» понятия, так же, как, и те понятия, которые были введены в физику в период работы Ленина над книгой «Материализм, и эмпириокритицизм», служат подтверждением диалектического материализма.
Подтверждением диалектического материализма является грандиозное развитие физики атомного ядра за последние четыре десятилетия, и рождение ядерной техники.
На наших глазах развивается теория, относящаяся к фундаментальным проблемам современной физики, - теория полей. От нее ожидают, что она станет теорией элементарных частиц, число которых за последние годы быстро росло. Сейчас их насчитывается около полусотни. Трудно придумать лучшую иллюстрацию известного тезиса Ленина о неисчерпаемости атома, и электрона.
Свыше шестидесяти лет тому назад В. И. Ленин, анализируя состояние физической науки, пришел к выводу, что современная физика рожает диалектический материализм. Сейчас можно утверждать, что роды, хотя, и болезненные, прошли успешно. Все развитие физики наших дней - доказательство правоты ленинского прогноза.
