Квантовый принцип относительности к средствам наблюдения

Он является конкретизацией принципа наблюдаемости. Этот принцип применительно к квантовой механике развил Н. Бор, а вслед за ним и В. А. Фок. Смысл рассматриваемого принципа излагался Бором и Фоком крайне лаконично, причем без приведения отчетливых определений. Автору остается попытаться выразить суть дела.

Измерительные приборы являются посредниками между экспериментатором и микрообъектами. Речь идет об оценке роли этих посредников и, соответственно, признаков изучаемых объектов. Прибор выражает важную функцию, а именно, он с определенной степенью вероятности фиксирует некоторое значение измеряемого параметра. Поскольку тот или иной параметр мог не появиться, то делается вывод, что его не было до процесса измерения. То есть само существование параметра считается несовместимым с его вероятностным характером. А это уже ошибка. Параметр существует, но в вероятностном виде. В экспериментах по проверке неравенств Белла было показано, что применительно к запутанным состояниям при измерении одного вероятностного параметра второй вычисляется. Следовательно, он не образуется в процессе измерения и существует до него (см. параграф 5.3).

Принцип операционализма. Нобелевский лауреат американский физик П. Бриджмен утверждал, что "основная идея операционального анализа очень проста, а именно: нам не известно значение параметра до тех пор, пока не определены операции, которые используются нами или нашими коллегами при применении этого понятия в некоторой конкретной ситуации"^[1].

"Для того чтобы какую-нибудь логическую систему можно было считать физической теорией, необходимо потребовать, чтобы все ее утверждения можно было, – излагает Эйнштейн точку зрения Бриджмена (прим, авт.), – независимо интерпретировать и “операционалистски” “проверить”. В действительности же еще ни одна теория не смогла удовлетворить этим требованиям. Для того чтобы какую-нибудь теорию можно было считать физической теорией, необходимо лишь, чтобы вытекающие из нее утверждения в принципе допускали эмпирическую проверку"^[2].

Бриджмен выступал, по сути, от имени вполне определенной философии, а именно – прагматизма. Эйнштейн же был сторонником не прагматизма, а концептуализма. Оба избегали отчетливой философской характеристики своих позиций. Речь идет о довольно типичной ситуации: представители физики и химии предпочитают не ввязываться в философские дискуссии, избегая тем самым каких-либо замечаний по поводу их философской подготовки.

Обозначим суть спора между прагматистами и концептуалистами. Прагматист: ученый придумывает гипотезу, которая позволяет интерпретировать статус изучаемых явлений. Но гипотеза должна быть действенной, все, что в ней содержится, должно быть поставлено на очную ставку с результатами экспериментов. Концептуалист: ученый придумывает гипотезу, которая позволяет предсказать результаты экспериментов; отсюда не следует, что любая ее часть проверяется экспериментально. Прагматист недоволен концептуалистом, ибо полагает, что его позиция допускает проникновение в гипотезу ненаучного содержания. Концептуалист недоволен прагматистом, который, по его мнению, недооценивает значимость теории.

Концептуалист в лице Эйнштейна стартует от дедукции, и лишь затем переходит к эксперименту, т.е. к аддукции. Прагматист сразу же начинает с эксперимента, недооценивая стадию дедукции. По мнению автора, в споре с Бриджменом победил Эйнштейн, не ограничивавший свои рассуждения экспериментом. Впрочем, и в его позиции есть слабые места. Он не разъяснил свое утверждение о необходимости всего лишь возможности экспериментальной проверки положений теории, как он выразился, "в принципе". Как это понимать? Нельзя ли более четко определить, что именно проверяется, а если что-то не проверяется, то почему? Правомерно ли вообще считать, что, например, постулат волновой функции проверяется? По мнению автора, на эти вопросы можно дать вполне определенные ответы.

Сначала формулируется постулат волновой функции. После записи волновой функции в определенном виде исследователь имеет уже дело с научным законом, ибо, по определению, он выступает как связь между переменными. Но поскольку эта связь есть, то наличествует и закон. Волновая функция для частицы, свободно движущейся по оси х, записывается, как известно, в следующем виде:

(12.1)

где Е – энергия; р – импульс; t – длительность; х – протяженность; – постоянная Планка; i – мнимая единица.

В данном случае не оговорено, какие именно значения принимают параметры, указанные в скобках. Назван лишь тип их связи друг с другом, то есть закон, присущий чистому состоянию. Но значения параметров чистого состояния нельзя определить "в принципе". Это – во-первых. Во-вторых, эксперимент зафиксирует некоторые значения смешанного состояния. Но лишь некоторые, а не все возможные. Хотя любое из них может быть определено "в принципе". Следовательно, эйнштейновское "в принципе", относится не к закону, а к его трансформации, которая приводит к эмпирическим фактам.

Итак, определенным образом экспериментальные данные действительно подтверждают как постулат волновой функции, так и ее понимание в качестве закона. Можно сказать, что, в конечном счете, от загадочности квантовой теории ничего не остается. Необычного и проблемного много, но не загадочного.