Неоконченный поиск. Интеллектуальная автобиография

Поппер Карл Раймунд

Второй проблемой квантовой механики была знаменитая проблема «редукции волнового пакета». Мало кто согласится, что эта проблема была решена в 1934 году в моей Logik der Forschung; хотя некоторые весьма компетентные физики согласились с правильностью этого решения. Предложенное решение состояло в идее, что вероятности квантовой механики являются относительными вероятностями (или условными вероятностями) [138] .

Вторая проблема связана с тем, что было, пожалуй, центральным пунктом моих размышлений, — с гипотезой, перешедшей в убеждение, что все интерпретации квантовой механики могут быть выведены из проблем интерпретации исчисления вероятностей.

138

138 См. [1934(b)], с. 177 и далее; [1959(a)], с. 235 и далее; [1966(e)] с. 184 и далее; [1967(к)], с. 34–38.

Третьей решенной проблемой было различение между подготовкой состояния и измерением. Хотя мои рассуждения здесь были вполне правильными и, как мне кажется, очень важными, я допустил серьезную ошибку в одном из мысленных экспериментов (в главе 77 Logik der Forschung). Я принял эту ошибку очень близко к сердцу; в то время я не знал, что даже Эйнштейн сделал несколько сходных ошибок, и я подумал, что мой просчет служит доказательством моей некомпетентности. Лишь в 1934 году в Копенгагене, по окончании копенгагенского «Конгресса по научной

философии», я услышал об ошибках Эйнштейна. По инициативе физика-теоретика Виктора Вайскопфа я был приглашен Нильсом Бором остаться и подискутировать в его Институте. Ранее я уже защищал мой мысленный эксперимент перед Вайцзекером и Гейзенбергом, чьи аргументы меня не убедили, и перед Эйнштейном, чьи аргументы меня убедили. Кроме того, я обсуждал этот вопрос с Тиррингом и (в Оксфорде) со Шредингером, который сказал мне, что он крайне недоволен квантовой механикой и полагает, что на самом деле ее никто не понимает. Поэтому я был в очень удрученном состоянии, когда Бор рассказал мне о своих дискуссиях с Эйнштейном — тех самых дискуссиях, о которых поведал позже в книге Шлиппа об Эйнштейне [139] . Мне и в голову не пришло утешаться тем, что, по словам Бора, Эйнштейн ошибался также, как и я. Я чувствовал себя разбитым, и я был не в силах противостоять громадному воздействию личности Бора. (В те дни Бору не мог противостоять никто). Я более или менее замкнулся в себе, хотя и продолжал защищать мое объяснение «редукции волнового пакета». Вайскопф, по-видимому, был готов его принять, но Бор слишком рьяно защищал свою теорию дополнительности, чтобы заметить мои слабые попытки продвинуть собственное толкование. Поэтому я не настаивал на своем, удовлетворившись тем, чему могу научиться, а не научить. Я был всецело потрясен добротой, умом и энтузиазмом Бора; я также почти не сомневался, что он был прав, а я — нет. И все же я не смог убедить себя, что понимаю «дополнительность» Бора, и я начал сомневаться, что ее вообще кто-нибудь понимает, несмотря на то, что некоторым удалось убедить себя в этом. Это сомнение разделял со мной Эйнштейн, как он мне позднее признался, а также Шредингер.

139

139 Albert Einstein: Philosopher-Scientist, с. 201–241 (см. примеч. 122 выше).

Это заставило меня задуматься о «понимании». Бор некоим образом утверждал, что квантовая механика не поддается пониманию; что понятной может быть только классическая физика и что мы должны смириться перед фактом, что квантовая механика может быть понята только частично и только через посредство классической физики. Часть этого понимания может быть достигнута при помощи классической «корпускулярной картины», а часть — посредством классической «волновой картины»; эти две картины несовместимы, и они находятся друг с другом в отношении, которое Бор назвал «дополнительностью». Надежды на более полное или более непосредственное понимание этой теории нет; и нам следует «отказаться» от всех попыток достигнуть ее более полного понимания.

Я подозревал, что теория Бора была основана на очень узком взгляде на то, чего может достичь понимание. Бор, по-видимому, мыслил в терминах картин и моделей — в терминах своего рода визуализации. Я чувствовал, что этот взгляд был слишком узок; и со временем я развил совершенно иную точку зрения. Согласно этой точке зрения, важным является понимание не картин, а логической силы теории: ее объяснительной мощи, ее отношения к релевантным проблемам и к другим теориям. Я развивал этот взгляд на протяжении многих лет в моих лекциях, сначала, мне кажется, в Алпаче (1948) и Принстоне (1950), в Кембридже на лекциях о квантовой механике (1953 или 1954), в Миннеаполисе (1962) и позднее снова в Принстоне (1963) и в других местах (конечно, и в Лондоне тоже). Его можно найти, хотя и в очень схематичном виде, и в моих более поздних работах [140] .

140

140 Cм. особенно [1957(i)], [1969(к)], теперь глава 5 [1973(a)]; [1963(h)]; [1966(f)], теперь глава 6 [1972(a)]; [1967(к)]; а также [1968(s)], теперь главу 3 [1972(a)], в которой также перепечатана в качестве главы 4 [1968(г)], где можно найти более подробное обсуждение.

Что касается квантовой механики, то я долгое время пребывал в глубоком унынии. Я никак не мог позабыть мой ошибочный мысленный эксперимент, и хотя, как я полагаю, горевать над всеми своими ошибками — дело совершенно правильное, я теперь думаю, что придавал ему слишком большое значение. И только в 1948-м или 1949-м, после ряда дискуссий с Артуром Марчем, специалистом по квантовой физике, книгу которого об основаниях квантовой механики [141] я цитировал в Logik der Forschung, я вернулся к этой проблеме с чем-то похожим на обновленное чувство уверенности в себе.

141

141 Arthur March, Die Grundlagen der Quantenmechanik (Leipzig: Barth, 1931); cp. с Предметными указателями в [1934(b)], [1959(a)] или [1966(e)].

Я снова вернулся к своим старым аргументам, и вот к чему я пришел [142] :

(А) Проблема детерминизма и индетерминизма

(1) Не существует такой вещи, как особый квантово-механический аргумент против детерминизма. Конечно, квантовая механика — это статистическая теория, которая prima facie не является детерминистской, но это не означает, что она несовместима с prima facie детерминистской теорией. (В частности, знаменитое доказательство этой якобы несовместимости, предложенное фон Нейманом, — о несуществовании так называемых «скрытых переменных» — не проходит, как было показано Дэвидом Бомом и позднее, более прямым методом, Джоном С. Беллом) [143] . Позиция, к которой я пришел в 1934 году, состояла в том, что в квантовой механике нет ничего, что оправдало бы тезис, будто детерминизм опровергнут, потому что он несовместим с квантовой механикой. С тех пор я менял свое мнение по этому вопросу не один раз. Модель, показывающая, что существование prima facie детерминистской теории на самом деле формально совместимо с результатами квантовой механики, была предложена Дэвидом Бомом в 1951 году. (Основные идеи, лежащие в основании этого доказательства, были предвосхищены де Бройлем.)

142

142 Перечисленные здесь результаты были получены частично ранее и частично позднее. С моими самыми последними взглядами можно ознакомиться в статье, написанной для Festschrift Ланде, «Аннигиляция частиц и аргумент Эйнштейна, Подольского и Розена» [1971(п)].

143

143 Cp. John von Newmann, Mathematische Grunglagen der Quantenmechanik (Berlin: Springer-Verlag, 1931), c. 170; или в английском переводе, Mathematical Foundations of Quantum Mechanics (Princeton: Princeton University Press, 1955), c. 323. Таким образом, даже если бы аргументация фон Неймана была верна, это не опровергло бы детерминизма. Более, его предполагаемые «правила» I и II на с. 313 и далее (ср. с. 225 и далее) — нем. изд. с. 167 (ср. с. 118) — противоречат отношениям коммутации, как было впервые показано Темплем в G. Temple, «The Fundamental Paradox of the Quantum Theory», Nature, 135, [1935], c. 957. (Ha то, что правила Неймана I и II противоречат квантовой механике, было ясно указано Пейерльсом в R.

Е. Peierls, «The Fundamental Paradox of the Quantum Theory», Nature, 136 [1935], c. 395. См. также Park and Margenau, «Simultaneous Measurability in Quantum Theory» [см. примеч. 123 выше].) Статья Джона Белла — это John S. Bell «On the Problem of Hidden Variables in Quantum Mechanics», Reviews of Modern Physics, 38 (1966), c. 447–452.

(2) С другой стороны, нет совершенно никаких разумных оснований утверждать, что детерминизм имеет основание в физических науках; на самом деле, существуют сильные доводы против него, как было показано Ч. С. Пирсом [144] , Францем Экснером, Шредингером [145] и фон Нейманом [146] : все они привлекали внимание к тому факту, что детерминистский характер ньютоновской механики совместим с индетерминизмом [147] . Более того, в то время как возможно объяснить существование детерминистских теорий как макротеорий, базирующихся на индетерминистских и вероятностных микротеориях, обратное невозможно: нетривиальные вероятностные заключения могут быть выведены (и таким образом объяснены) только при помощи вероятностных предпосылок [148] . (В этой связи следует обратиться к очень интересной аргументации Ланде) [149] .

144

144 C. S. Peirce, Collected Papers of Charles Sanders Peirce, ed. by Charles Hartshorne and Paul Weiss (Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 1935), том VI; см. пункт 6. 47 (впервые опубликован в 1892 году), с. 37.

145

145 По словам Шредингера, Франц Экснер сделал это предположение в 1918 году: см. Erwin Schr"odinger, Science, Theory, and Man (New York: Dover Publications, 1957), c. 71, 133, 142 и далее (первоначально опубликовано как Science and Human Temperament [London: Allen and Unwin, 1935]; cm. c. 57 и далее, 107, 114); и Die Naturwissenschaften 17 (1929), с. 732.

146

146 von Newmann, Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, с. 326 и далее (с. 172 немецкого издания): «… кажущийся причинный порядок большого мира (… объектов, видимых невооруженным глазом) не имеет, конечно, никакого другого основания, как ‘закон больших чисел’ и совершенно не зависит от того, являются ли законы, управляющие элементарными процессами, причинными или нет». (Курсив мой; фон Нейман ссылается на Шредингера.) Очевидно, что эта ситуация не имеет прямой связи с квантовой механикой.

147

147 См. мои [1934(b)], [1958(a)] и позднейшие издания, раздел 78 (а также 67–70); [1950(b) и (с)]; [1957(g)], Предисловие; [1957(e)], [1959(e)]; [1966(f)], особенно раздел iv ([1972(a)], глава 6); [1967(к)].

148

148 Это точка зрения, которую я поддерживал всегда. Ее можно найти, как мне кажется, у фон Мизеса.

149

149 Alfred Land'e, «Determinism versus Continuity in Modern Science», Mind, n. s. 67 (1958), c. 174-81, и From Dualism to Unity in Quantum Physics (Cambridge: Cambridge University Press, 1960) c. 5–8. (Я назвал этот аргумент «бритвой Ланде».) Добавлено в 1975 году: См. теперь работу Джона Уоткинса «The Unity of Popper’s Thought», в The Philosophy of Carl Popper, ed. by Paul Arthur Schlipp, c. 371–412.

(B) Вероятность

В квантовой механике мы нуждаемся в интерпретации исчисления вероятностей, которая:

(1) является физической и объективной (или «реалистской»);

(2) предоставляет вероятностные гипотезы, которые могут быть статистически проверены.

Более того,

(3) эти гипотезы должны быть применимы к единичным случаям и

(4) они должны быть сформулированы относительно постановки эксперимента.

В Logik der Forschung я развивал «формалистскую» интерпретацию исчисления вероятностей, которая удовлетворяла всем этим требованиям. С тех пор я ее улучшил, заменив ее «интерпретацией предрасположенностей» [150] .

150

150 Cр. [1957(e)], [1959(e)] и [1967(к)].

(C) Квантовая теория

(1) Реализм. Хотя я в принципе не против «волнопускл» (волн-с-корпускулами) и иных неклассических сущностей, я не видел (и до сих пор не вижу) никаких оснований для отхода от классического, наивного и реалистского взгляда, что электроны и так далее являются частицами, то есть, что они локализованы и обладают импульсом. (Конечно, дальнейшее развитие теории может показать, что те, кто не разделяет эту точку зрения, оказались правы [151] .)

151

151 Почему бы частицам не быть частицами, описываемыми, по крайней мере, в первом приближении, например, теорией поля? (Объединенной теорией поля, вида, скажем, предложенного Менделем Саксом.) Единственное известное мне возражение проистекает из «размытой» интерпретации формулы неопределенности Гейзенберга; если «частицы» всегда «размыты», тогда они не настоящие частицы. Но это возражение, по-видимому, не выдерживает никакой критики: существует статистическая интерпретация квантовой механики.

(После того, как я написал вышеприведенное, я поместил статью для Festschrift Ланде [1971 (п)], на которую ссылаюсь в при-меч. 129 выше. С тех пор я прочитал две выдающиеся работы, защищающие статистическую интерпретацию квантовой механики: Edward Nelson, Dynamical Theories of Brownian Motion [Princeton: Princeton University Press, 1967], и L. E. Ballentine, «The Statistical Interpretation of Quantum Mechanics», Reviews of Modern Physics, 42 [1970], c. 358-81. Это было большим ободрением — найти какую-то поддержку после тридцати семи лет борьбы в одиночестве.)

(2) Так называемый «принцип неопределенности» Гейзенберга является ошибочной интерпретацией определенных формул, которые утверждают статистическое рассеяние.

(3) Формулы Гейзенберга не относятся к измерениям; это означает, что сегодняшняя «квантовая теория измерений» кишит ошибочными интерпретациями. Измерения, которые, согласно обычной интерпретации формул Гейзенберга, «запрещены», в соответствии с моими результатами не только разрешены, но и на самом деле необходимы как раз для проверки этих самых формул [152] . Отношения рассеяния, однако, связаны с подготовкой состояний квантово-механических систем. Подготавливая состояние, мы всегда вводим (конъюгируем) рассеяние [153] .

152

152 См. особенно [1967(к)].

153

153 Это предложение было добавлено в 1975 году.