Физика и философия

Гейзенберг Вернер Карл

С другой стороны, именно этот аргумент очень много потерял в смысле своей убедительности в результате развития квантовой теории. Так как понятия физики и химии образуют замкнутую и непротиворечивую систему, а именно систему квантовой теории, уже из этого с необходимостью следует, что всюду, где эти понятия вообще могут быть применены для описания явлений, должны быть справедливы и связанные с этими понятиями законы. Всегда, когда живые организмы рассматриваются как физические и химические системы, они должны и вести себя как таковые. Единственный вопрос, касающийся степени правильности этой точки зрения, состоит в том, дают ли физические и химические понятия возможность полного описания организмов. Биологи, отвечающие на этот вопрос «нет», склоняются, вообще говоря, ко второй точке зрения, которая сейчас и будет нами рассмотрена.

Эта вторая точка зрения, пожалуй, может быть описана следующим образом. Трудно представить себе, что такие понятия, как ощущение, функционирование органа, склонность и т. д., должны принадлежать замкнутой системе понятий квантовой теории, если даже связать её с понятием истории. С другой стороны, именно названные понятия, несомненно, необходимы для полного описания жизни, даже если исключить при таком рассмотрении прежде всего людей, так как существование человека ставит проблемы,

выходящие за рамки биологии. Поэтому для понимания процессов жизни, вероятно, будет необходимо выйти за рамки квантовой теории и построить новую замкнутую систему понятий, предельными случаями которой позднее могут оказаться и физика и химия. История может оказаться существенной частью этой системы, и такие понятия, как ощущение, приспособление, склонность, также будут отнесены к ней. Если эта точка зрения правильна, то соединения теории Дарвина с физикой и химией будет недостаточно для объяснения органической жизни. Но всегда будет оставаться справедливым то, что живые организмы в широком плане могут рассматриваться как физико-химические системы как машины, по формулировке Декарта и Лапласа, и то, что, если их рассматривать как машины, они будут и вести себя как машины. Одновременно можно было бы принять, как предложил Бор, что наше знание о том, что клетка живёт, возможно, является чем-то дополнительным по отношению к полному знанию её молекулярной структуры. Так как полное знание этой структуры, по-видимому, может быть достигнуто только благодаря вмешательству, которое уничтожает жизнь клетки, то логически возможно, что жизнь исключает полное установление лежащих в её основе физико-химических структур. Но даже если эту вторую точку зрения считать правильной, биологическим исследованиям едва ли можно рекомендовать иной путь, чем тот, которому мы обязаны большинством успехов за прошедшие столетия. Необходимо пытаться, насколько можно, объяснить всё на основе известных физических и химических законов, и поведение организмов необходимо описывать тщательно и без теоретических предубеждений.

Первая из названных точек зрения распространена среди современных биологов более широко, чем вторая. Но экспериментальный материал, имеющийся в распоряжении в настоящее время, вряд ли может быть достаточен, чтобы определённо выбрать одну из них. Предпочтение, которое многие биологи оказывают первой точке зрения, может быть снова косвенным следствием картезианского разделения, оказавшего за прошедшие столетия столь глубокое влияние на человеческое мышление. Так как под «существом мыслящим» понимался только человек, я, то животные не могли иметь души, они относились исключительно к «существам протяжённым». Отсюда следует, что для изучения животных можно применять те же методы исследования, что и для материи вообще, и что законов физики и химии вместе с понятием истории должно быть достаточно, чтобы объяснить их поведение. Если теперь в рассмотрение включаются «существа мыслящие», согласно Декарту, возникает совершенно новое положение, требующее также совершенно новых понятий. Но картезианское разделение является опасным упрощением, и поэтому вполне возможно, что правильна вторая точка зрения.

Независимо от этого вопроса, который пока не может быть решён, мы, по-видимому, ещё очень далеки от замкнутой и непротиворечивой системы понятий для описания биологических явлений. Степень сложности в биологии столь обескураживающа, что сейчас ещё нельзя представить, как может быть создана какая-нибудь замкнутая система, понятия которой определены столь чётко, что становится возможным математическое представление.

Если выходят за рамки биологии и включают в обсуждение психологию, то едва ли можно сомневаться в том, что понятий физики и химии вместе с понятиями учения о развитии ещё недостаточно для объяснения и описания фактов психологии. В этом пункте возникновение квантовой теории решительно изменило наши воззрения по сравнению с воззрениями XIX столетия. В то время некоторые учёные были склонны полагать, что факты психологии могут быть в конечном счёте объяснены физикой и химией человеческого мозга. С точки зрения квантовой механики для таких предположений нет больше никаких оснований. Хотя в мозге физические процессы имеют отношение к психическим, всё же нельзя предположить, что эти физические процессы достаточны для объяснения психических явлений. Мы, естественно, не стали бы сомневаться в том, что мозг ведёт себя как физико-химический механизм, если его рассматривают в качестве такового. Но для понимания психических явлений следовало бы исходить из того факта, что в данном случае человеческий дух выступает в психологии и как объект, и как субъект научного исследования.

Если теперь рассмотреть ещё раз различные замкнутые системы понятий, которые были созданы в прошлом или, возможно, будут созданы в будущем с целью научных исследований, то примечательно, что эти системы располагаются, по-видимому, в направлении возрастания вклада субъективных элементов в систему понятий. Классическая физика может рассматриваться как идеализация, при которой мы говорим о мире как о чём-то полностью от нас самих не зависящем. Первые три системы понятий соответствуют этой идеализации. Только первая из этих систем вполне соответствует понятию «априори» кантовской философии. В четвёртой системе понятий, в квантовой теории, человек выступает как субъект науки благодаря тем вопросам, которые ставятся перед природой и которые должны быть сформулированы в априорных понятиях человеческого естествознания. Квантовая теория уже не допускает вполне объективного описания природы. В биологии для полноты картины важно иметь в виду, что вопросы формулируются биологическим видом «человек», который сам принадлежит к числу живых организмов, другими словами, то, что мы уже знаем, что представляет собой жизнь, даже до того, как дали ей научное определение. Но, видимо, не следует подробно развивать чисто спекулятивные соображения о возможной структуре системы понятий, которая ещё вовсе не построена.

Если этот порядок или упорядочение сравнить с более старыми системами классификации, принадлежащими к более ранним эпохам естествознания, то примечательно, что в таком случае мир разделяется не на различные группы объектов, а на различные группы связей. В один из более ранних периодов естествознания различали, например, минералы, растения, животных, людей. Эти объекты рассматривались, каждый в своей группе, как имеющие различную природу, образованные из различных веществ и определяемые в своём поведении действием различных сил. Теперь мы знаем, что в конечном счёте всегда имеется одно и то же вещество, одни и те же химические соединения различного рода, которые могут входить в состав любого произвольного объекта минералов, так же как и животных или растений. И силы, действующие между

различными частями вещества, существенно одинаковы в различных объектах. Что можно действительно различать, так это род связей, наиболее существенных для определённых явлений. Если мы, например, говорим о действии химических сил, то имеем в виду род связи более сложный или, во всяком случае, отличный от того, который дан в ньютоновской механике. Мир представляется при такой точке зрения в виде сложного сплетения процессов, где весьма разнообразные связи меняются, пересекаются и действуют вместе и таким путём определяют структуру всего сплетения.

Если мы описываем группу связей с помощью замкнутой и связной системы понятий, аксиом, определений и законов, что со своей стороны может быть снова представлено в виде материальной схемы, то мы фактически изолируем и идеализируем эту группу связей с целью их научного изучения. Но даже если достигнута полная ясность, то всегда остаётся ещё не известным, насколько точно соответствует эта система понятий реальности.

Эта идеализация может считаться также частью человеческого языка, возникшего в процессе нашей двусторонней «игры» с миром — как ответ человека на требования природы. При такой точке зрения идеализацию можно сравнить, например, с различными стилями в искусстве, скажем, со стилями архитектуры или музыки. Стиль можно определить как систему формальных правил, применяемых к материалу теми или иными видами искусства. Эти правила хотя и не могут быть удовлетворительно представлены с помощью системы математических понятий и уравнений, но их основные элементы всё же очень родственны основным элементам математики или математического описания природы. Равенство, неравенство, повторение и симметрия, определённые групповые структуры играют в искусстве, так же как и в математике, фундаментальную роль. Обычно для развития формальной системы, являющейся стилем в искусстве, необходим труд нескольких поколений — чтобы пройти путь от его простых, исходных приёмов до богатства более сложных форм, характеризующего завершение стиля. Интерес художника концентрируется на этом процессе кристаллизации, при котором материал искусства благодаря его деятельности принимает различные формы, вызванные к жизни исходными формальными понятиями этого стиля в искусстве. После завершения развития интерес с необходимостью снова убывает, ибо слово «интерес» означает «быть при чём-то, в чём-то», принимать участие в творческом процессе. Тогда этот процесс приходит к своему концу. Здесь также нельзя решить на основании самих формальных правил, насколько правила стиля представляют ту реальность жизни, которая имеется в виду в произведениях искусства. Искусство всегда есть известная идеализация; идеал всегда отличен от реальности — по крайней мере от реальности теней, как говорил Платон, — но идеализация необходимая предпосылка понимания.

Это сравнение различных систем понятий естествознания с различными стилями в искусстве, если рассматривать последние как довольно произвольные создания человеческого духа, может показаться весьма ошибочным. Можно было бы, например, в таком случае приводить в доказательство то, что различные системы понятий в естествознании отображают объективную реальность, которую нам преподносит природа, и что поэтому они не содержат никакого произвола, а, напротив, представляют собой необходимые следствия нашего всё более растущего познания природы посредством эксперимента. В этом большинство естествоиспытателей, пожалуй, было бы согласно. Но являются ли различные виды стилей в искусстве произвольным созданием человеческого духа? Здесь также надо иметь в виду картезианское разделение на существа мыслящие и существа протяжённые. Стиль возникает из взаимного общения между миром и нами самими, или, точнее, между духом времени и художником. Дух времени, вероятно, является столь же объективным фактом, как и какой-нибудь факт естествознания, и этот дух раскрывает определённые черты мира, которые сами независимы от времени и в этом смысле могут быть названы вечными. Художник пытается в своём произведении сделать эти черты понятными, и при этой попытке он приходит к формам стиля, в котором он и работает.

Поэтому оба процесса в науке и искусстве не так уж различны. Наука и искусство за прошедшие столетия образовали человеческий язык, на котором мы можем говорить о более удалённых сторонах действительности, и связные системы понятий представляют собой точно так же и различные стили в искусстве, в известной степени только различные слова или группы слов этого языка.

VII. ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Теория относительности всегда играла в современной физике особо важную роль. В ней впервые была показана необходимость периодического изменения основополагающих принципов физики. Поэтому обсуждение тех проблем, которые были подняты и отчасти решены теорией относительности, существенно необходимо для рассмотрения философских аспектов современной физики. В известном смысле можно сказать, что создание теории относительности — в противоположность квантовой теории — потребовало сравнительно немного времени с момента окончательного осознания трудностей, о которых в данном случае шла речь, до их разрешения. Повторение опыта Майкельсона Морлеем и Миллером в 1904 году явилось первым надёжным доказательством невозможности обнаружить поступательное движение Земли с помощью оптических методов, а решающая работа Эйнштейна появилась менее чем два года спустя. С другой стороны, опыт Морлея и Миллера и работа Эйнштейна явились всё-таки, пожалуй, лишь последними фазами развития, которое началось гораздо ранее и которое, по-видимому, можно связать с проблемой «электродинамики движущихся сред».

Электродинамика движущихся сред оказалась важным разделом физики и техники с того времени, как начали строить электромоторы. Серьёзная трудность выявилась в этой области только тогда, когда Максвелл вскрыл электромагнитную природу световых волн. Эти волны одним существенным свойством отличаются от других, уже известных ранее волн, например от звуковых волн. Они могут распространяться в пустом пространстве. Если звонок заставить звучать в сосуде, из которого откачан воздух, то звук не достигает пространства вне сосуда. Свет же свободно проходит сквозь безвоздушное пространство. Поэтому предположили, что световые волны можно рассматривать как упругие волны в очень лёгкой субстанции, называемой эфиром, которую нельзя ни видеть, ни ощущать, но которая заполняет как безвоздушное пространство, так и пространство, занятое другим веществом, например воздухом или стеклом. Мысль о том, что электромагнитные волны обладают своей собственной реальностью, независимой ни от каких тел, в то время ещё не приходила физикам в голову. Так как это гипотетическое вещество — эфир — могло проникать во все другие тела, то встал вопрос: что происходит, если тело приведено в движение? Принимает ли эфир участие в этом движении, и если да, то как распространяется световая волна в этом движущемся эфире?