Шаги за горизонт - Гейзенберг Вернер Карл (бесплатные книги онлайн без регистрации .txt) 📗
С течением времени метод ньютоновской механики стал успешно применяться в исследовании все новых и новых областей природы. В соответствии с этим методом сначала с помощью экспериментов пытались вычленить в чистом виде отдельные стороны естественного процесса, сделать их объективно наблюдаемыми и понять управляющие ими закономерности; затем стремились математически сформулировать взаимосвязи этих процессов и таким образом прийти к «законам», имеющим неограниченную силу во всем космосе.
Действуя этим методом, можно было, наконец, использовать силы природы и подчинить их нашим целям в технике.
Грандиозные успехи механики в XVIII веке, оптики, теплотехники и термодинамики в начале XIX века свидетельствуют о могуществе такого подхода.
Успехи нового естествознания позволили ему выйти за рамки повседневного опыта и распространиться на отдаленные сферы природы, которые могли быть открыты только с помощью технических средств, развивающихся вместе с развитием науки. И в этом отношении решающий шаг был сделан Ньютоном, который показал, что те же самые законы механики, которым подчиняется падение камня, определяют и движения Луны вокруг Земли, иными словами, что эти законы можно применять и в космическом измерении. Впоследствии естествознание в своем победном шествии широким фронтом двинулось на завоевание тех сфер природы, сведения о которых мы можем получать лишь косвенно, лишь с помощью специальной техники, то есть посредством более или менее сложной аппаратуры. С помощью усовершенствованного телескопа астрономия овладевала все более далекими пространствами Вселенной; химия, изучая поведение веществ в химических превращениях, пыталась выяснить процессы, идущие на уровне атомов; эксперименты с индуктивностью и вольтовой батареей позволили получить первое представление об электрических явлениях, еще неведомых повседневной жизни того времени. В результате значение слова «природа» как предмета естественнонаучного исследования постепенно изменялось. Оно становилось неким собирательным понятием, охватывающим все сферы человеческого опыта, в которые можно проникнуть с помощью естественнонаучных методов и соответствующей техники исследования независимо от того, даны ли они как «природа» в непосредственном опыте человека.
Соответственно и слово «описание» природы все более и более теряло свой первоначальный смысл — такое изображение, которое должно было давать возможно более живую и яркую картину природы; под ним большей частью стали понимать математическое описание природы, то есть максимально точную, краткую и вместе с тем всеобъемлющую сводку информации о природных закономерностях.
В том расширении, которому по ходу дела — не вполне осознанно — подвергалось понятие природы, не нужно видеть принципиального отступления от коренных целей естествознания; и для этой более широкой сферы опыта оставались значимыми те же фундаментальные понятия, что и для опыта непосредственного. В XIX столетии природа виделась как закономерный ход событий в пространстве и во времени, при описании которого можно было если не практически, то, во всяком случае, теоретически отвлечься от человека и его вмешательства в природу.
Материю, неизменную по массе и способную двигаться под действием сил, считали чем-то пребывающим в изменчивости явлений. В связи с тем, что химические исследования, ведущиеся с начала XVIII века, успешно систематизировали и истолковали заимствованную у древних атомистическую гипотезу, легко было предположить в духе античной натурфилософии, что атомы представляют собой подлинно сущее, неизменные составные части материи. Чувственные качества материи оказывались тем самым, как и в философии Демокрита, видимостью; запах или цвет, температура или вязкость не подлинные свойства материи, а результат взаимодействия материи с нашими органами чувств и потому должны быть объяснены известным расположением атомов, их движением и воздействием на наши чувства. Так возникла весьма упрощенная картина мира, свойственная материализму XIX века: в пространстве и во времени движутся атомы — неизменно сущее в собственном смысле слова, а вся пестрота явлений чувственного мира порождается их взаимным расположением и движением.
Первая, хотя еще и не очень опасная, трещина в этой картине мира возникла во второй половине XIX века, в процессе развития теории электричества. Подлинной реальностью в этой теории необходимо было признать некое поле сил, а не материю. Понять взаимодействие силовых полей, не привлекая идеи субстанции как носителя этих сил, было уже труднее, чем представить себе реальность в материалистической атомной физике. В картину мира, казавшуюся до сих пор столь ясной, привносился элемент абстрактности, ее наглядность исчезала. Поэтому делалось довольно много попыток обойти трудность и вернуться к простому, привычному для материалистической философии понятию материи путем введения представления о материальном эфире, упругие напряжения которого должны были соответствовать силовым полям. Но эти попытки, по существу, не имели успеха. Впрочем, можно было утешаться тем, что само изменение силового поля допустимо рассматривать в качестве процесса в пространстве и во времени, то есть вполне объективно, вне зависимости от способа его наблюдения, удовлетворяя тем самым общепринятой идеальной картине закономерного хода событий в пространстве и времени. Поскольку, далее, поля были доступны наблюдению только при взаимодействии с атомами, можно было считать, что они создаются атомами, и прибегать к ним только для объяснения движения атомов. В результате же подлинно сущим опять-таки оказывались атомы и пустое пространство между ними, которое обретало своего рода реальность как носитель полей и геометрии.
Равным образом для этой картины мира не имело большого значения, что после открытия радиоактивности в конце прошлого века химические атомы уже нельзя было считать последними составными частями материи, что они в свою очередь оказались состоящими из трех видов более элементарных частиц, называемых теперь протонами, нейтронами и электронами. Это открытие приобрело колоссальную важность, поскольку на практике из него следовала возможность превращения элементов и атомной техники. Что же касается принципиальных проблем, то от того, что мы признали протоны, нейтроны и электроны мельчайшими составными частями материи и стали считать их подлинно сущим, ничего не изменилось. Для материалистической картины мира существенна только возможность рассматривать эти мельчайшие составные части, элементарные частицы как последнюю объективную реальность. Таково основание, на котором покоится хорошо слаженная картина мира XIX — начала XX века, и именно в силу своей простоты она сохраняла убедительность на протяжении ряда десятилетий.
Но именно здесь и произошли в текущем столетии глубинные сдвиги в основаниях атомной физики, заставившие нас отойти от такого понимания реальности, которое было свойственно атомистической философии древности. Предполагаемая объективная реальность элементарных частиц оказалась слишком грубым упрощением действительного положения вещей и должна уступить место более абстрактным представлениям. Если мы хотим составить себе картину существования элементарных частиц, мы уже принципиально не можем игнорировать те физические процессы, с помощью которых мы получаем сведения о них. При наблюдении предметов нашего повседневного опыта физические процессы, обеспечивающие это наблюдение, играют весьма подчиненную роль, но в мельчайших составных частях материи каждый акт наблюдения вызывает серьезные возмущения, так что нельзя более говорить о поведении частицы вне зависимости от процесса наблюдения. В результате получается, что те законы природы, которым мы даем математическую формулировку в квантовой теории, относятся уже не к элементарным частицам как таковым, а к нашему знанию о них. Стало быть, и вопрос, существуют ли в пространстве и во времени частицы «как таковые», не может более ставиться в такой форме. Отныне мы можем говорить только о том, что происходит, когда частица, поведение которой регистрируется, взаимодействует с какой-нибудь другой физической системой, например с измерительным прибором. В результате представление об объективной реальности элементарных частиц странным образом исчезает, но исчезает оно не в тумане какого-то нового понимания реальности или еще не понятого представления о ней, а в прозрачной ясности математики, описывающей не поведение элементарных частиц, а наше знание об этом поведении. Атомный физик вынужден мириться с тем, что его наука представляет собой всего лишь звено в бесконечной цепи взаимоотношений человека и природы, она не может говорить попросту о природе «как таковой». Познание природы всегда уже предполагает присутствие человека, и надо ясно сознавать, что мы, как выразился Бор, не только зрители спектакля, но одновременно и действующие лица драмы [115].
