Натуральная философия причины и случая

Введение

Понятия причины и случая, о которых пойдет речь, являются не специфически физическими понятиями, а имеют гораздо более широкий смысл и применение. Они используются более или менее осознанно и в повседневной жизни. Они применяются не только в точных науках, но также в истории, психологии, философии и теологии — повсюду, с различными смысловыми оттенками. Я не в силах дать обзор всех этих применений или проанализировать точное значение слов «причина» и «случай» в каждом из них. Однако должна быть, очевидно, некая общая особенность в использовании этих понятий, подобно теме в гамме музыкальных вариаций. В самом деле, «причина» служит для выражения идеи необходимости в отношениях между событиями, в то время как «случай» означает как раз противоположное—полную беспорядочность. Природа, как и дела человеческие, кажется подверженной как необходимостям, так и случайностям. И все-таки даже случайность не вполне произвольна, ибо имеются законы случайности, сформулированные в математической теории вероятностей; однако случайность препятствует использованию соотношения причина — результат для предсказания будущего с определенностью, которая потребовала бы недостижимо полного знания всех обстоятельств — настоящих и прошедших, относящихся к задаче предсказания. Литература по этой проблеме не содержит ни удовлетворительного решения, ни единогласия. Только п физике предпринята попытка систематического непротиворечивого использования понятий причины и случая. В других областях налицо безнадежная путаница идей. Физики формируют свои понятия, интерпретируя эксперименты. Метод этот, грубо говоря, может быть назван натуральной философией — термином, все еще бытующим в шотландских университетах для обозначения физики. Именно в этом смысле я попытаюсь исследовать концепции причины и случая. Материал я буду привлекать преимущественно из области физики, но рассматривать его я попытаюсь с философских позиций, и я надеюсь, что полученные результаты окажутся полезными всюду, гди бы ни применялись концепции причины и случая. Я знаю, что некоторые философы, которые утверждают, что наука является лишь ограниченной точкой зрения па мир, и те, кто не придает большого значения человеческим умственным способностям, отнюдь не благосклонно встретят такую попытку. Правда и то, что у многих ученых вообще не развито философское мышление. Они проявляют, скорее, искусство и изобретательность, но не так уж много мудрости. Едва ли стоит далее распространяться на этот счет.

Практическое применение науки дает нам не только средства для обильной и роскошной жизни, но предоставляет также и средства разрушения и опустошения в широких масштабах. Мудрый человек предпочел бы рассмотреть возможные последствия своей деятельности, прежде чем начать эту деятельность; ученым же этого сделать не удалось, и только теперь они начинают отдавать себе отчет в своей ответственности перед обществом. Они получили признание как люди действия, но потеряли его как философы.

Все-таки история показывает, что ведущую роль в развитии человеческого сознания играет наука. Она не только поставляет сырой материал философии, собирает факты, но и развивает фундаментальные концепции о том, как обращаться с этими фактами. Достаточно упомянуть систему Коперника и ньютоновскую динамику, которую та породила. Эти теории дали начало таким концепциям пространства, времени, материи, силы и движения, которые долгое время оставались в силе и оказали могущественное воздействие па многие философские системы.

Говорят, что метафизика любого периода является прямым потомком физики предшествующего периода. И если это правда, то мы, физики, обязаны объяснять наши идеи не слишком специальным языком. Разумеется, попытки полностью избежать языка математики не приводят к успеху, вызывают топорность стиля и потерю ясности. Попытки же свести всю высшую математику к элементарным методам в евклидовом стиле — следуя прославленному примеру «Начал» Ньютона — приводят к ликвидации эстетической привлекательности при еще большем возрастании громоздкости. Лично я думаю, что более двух веков после Ньютона должно было хватить для некоторого прогресса в употреблении математики темп, кто интересуется натуральной философией. Так что я предпочитаю подходящую смесь обычного языка и формул. Доказательства теорем не обязательно приводить для неспециалистов, но мне не нравится заменять строгое математическое рассуждение той смесью литературного стиля, авторитетности и таинственности, которую часто употребляют популяризирующие и философствующие ученые. Соответствующий стиль изложения позволяет физику пролить некоторый свет на проблему причинности и случайности, которая важна не только для абстрактного знания, но и для поведения человека. Неограниченная вера в причинность неизбежно приводит к идее о том, что мир является автоматом, а мы сами — лишь маленькие зубчатые колесики этого автомата. Этот детерминизм во многом напоминает детерминизм религиозный, принятый различными вероучениями, проповедующими, что действия человека с самого начала предопределены Господом. Здесь нет возможности распространяться о всех трудностях, к которым приводит эта идея с точки зрения этических норм. Понятие божественного предначертания противоречит понятию свободной воли не меньше, чем предположение о бесконечной цепи естественных причин. С другой стороны, неограниченная вера в случай невозможна, так как бессмысленно отрицать, что в мире очень много упорядоченности, а отсюда допустимо существование хотя бы «упорядоченной случайности». И вот приходится постулировать законы случая, в которых предусматривается проявление законов природы или законов человеческого поведения. Такая философия оставляет достаточный простор для свободы воли и даже для волевых действий богов и демонов. Все политеистические примитивные религии фактически основаны, по-видимому, на следующей концепции природы: ни с того ни с сего может случиться что угодно, кроме того, что не угодно неким духам, у которых своя цель. Сегодня мы отвергаем эту демонологическую философию, но допускаем случайность в сферу точной науки. Наша философия дуалистична: природа управляется как бы запутанным клубком законов причины и законов случая. Возможно ли это? Нет ли здесь логических противоречий? Можно ли развернуть этот клубок идей в согласованную систему, в которой все явления могут быть адекватно описаны пли объяснены? Что именно мы подразумеваем под таким объяснением, если учитывается специфика случайности? Какими окажутся несводимые или метафизические принципы? Имеется ли в этой системе какой-нибудь простор для свободы воли или для божественного вмешательства? Могут быть заданы не только эти вопросы. Я постараюсь ответить на некоторые из них с позиций физика, на другие, исходя из моих философских убеждений, которые являются не более чем здравым смыслом, улучшенным спорадическим чтением. Часто повторяемое многими утверждение, что новейшая физика отбросила причинность, целиком необоснованно. Действительно, новейшая физика отбросила или видоизменила многие традиционные идеи; но она перестала бы быть наукой, если бы прекратила поиски причин явлений. Таким образом, я усматриваю необходимость в формулировании различных аспектов фундаментальных понятий посредством определений, согласующихся с обычным языком. Эти фундаментальные понятия позволяют прослеживать развитие физической мысли и использовать результаты такого анализа для рассмотрения общефилософских проблем...

Причинность и детерминизм

Причинность тесно связана с детерминизмом, и все же понятия эти кажутся мне не идентичными. Более того, причинность имеет немало различных оттенков. Я попытаюсь показать различие этих понятий, а в итоге дать их определения.

Соотношение причина — следствие используется главным образом двумя способами, которые я проиллюстрирую примерами, взятыми частично из обыденной жизни, частично из науки. Возьмем следующие утверждения: «Перенаселенность является причиной бедности индийского народа».

«Институт монархии — причина стабильности британской политики».

«Экономические условия являются причиной войн». «На Луне нет жизни по причине отсутствия атмосферы, содержащей кислород».

«Сродство молекул — причина химических реакций». Простой особенностью, к которой я хотел бы привлечь внимание, является тот факт, что этими сентенциями устанавливаются вневременные соотношения. Здесь говорится, что одна вещь или одна ситуация А является причиной другой — В. Это означает, очевидно, что существование В зависит от А или что, если А изменилось бы или отсутствовало, В также изменилось бы или отсутствовало. Сравните эти утверждения с такими:

«Плохой урожай был причиной голода в Индии в 1946 году».

«Поражение армий Гитлера — причина его падения». «Экономическое положение рабовладельческих штатов — причина американской гражданской войны».

«Жизнь смогла развиться на Земле благодаря образованию атмосферы, содержащей кислород».

«Взрыв атомной бомбы вызвал разрушение Хиросимы».

В этих сентенциях одно определенное событие А рассматривается как причина другого — В; оба события более или менее фиксированы в пространстве и времени. Я думаю, что оба эти различных отгенка соотношения причина — следствие совершенно законны. Общим фактором является идея зависимости, которая не нуждается в каких-либо комментариях. Понятие зависимости достаточно ясно, если две взаимосвязанные вещи являются сами по себе понятиями, продуктами мышления вроде двух чисел или двух множеств; тогда зависимость означает то, что математики выражают словом «функция». Эта логическая зависимость не нуждается в дальнейшем анализе (я даже думаю, что дальнейший анализ невозможен). Однако причинность не относится к категории логических зависимостей; она означает зависимость реальных вещей в природе друг от друга. Понять, что именно она означает, — совсем не простая проблема. Астрологи провозгласили зависимость судьбы человека от положения звезд на небе. Ученые отвергают их утверждения, но почему? Потому что наука принимает соотношения зависимости, если только их можно подтвердить наблюдением и экспериментом, а астрология не выдерживает такой проверки. Наука настаивает на некотором критерии зависимости, а именно па повторяемости наблюдения или эксперимента: либо вещи А и В относятся к явлениям, повторно случающимся в природе и настолько сходным, что их можно считать (для данной задачи) идентичными, либо явление может быть повторно воспроизведено в эксперименте.

Наблюдение и эксперимент — это ремесло, которому систематически обучаются. Гении иногда возносят это ремесло на уровень искусства. Существуют определенные правила наблюдения: изоляция рассматриваемой системы, ограничение числа переменных параметров, варьирование условий для выяснения зависимости исследуемого эффекта от каждого фактора в отдельности; во многих случаях существенны особо точные измерения и статистика их результатов. Технология обработки этих данных сама по себе является ремеслом, в котором понятия случайности и вероятности играют решающую роль. Мы еще вернемся к этому вопросу. Похоже на то, что наука обладает методикой нахождения причинных отношений безотносительно к какому-либо метафизическому принципу. Но это заблуждение. Ибо ни одно наблюдение и ни один эксперимент никогда не могут дать ничего, кроме конечного числа повторений (определенного параметра), а установление закона В зависит от Д» всегда выходит за пределы опыта. И все же утверждения об установлении подобного рода законов делались повсюду и во все времена, иной раз даже на основании скудного материала. Философы называют этот метод вывода индукцией и посвятили ей много глубоких теоретических работ. Я не стану вникать в эти теоретизирования. Но я вынужден разъяснить, почему я отличаю этот принцип индукции от причинности. Индукция позволяет обобщать некоторое число наблюдений в общее правило: то, что ночь следует за днем, а день за ночью, что весной на деревьях распускается зеленая листва, — это примеры индукции, но здесь нет ни причинных соотношений, ни утверждений о зависимости. Метод индуктивного мышления более общ, чем причинностное мышление. Он используется в повседневной жизни как нечто само собой разумеющееся и применяется с одинаковым успехом в описательных и экспериментальных отраслях науки. Но в то время как в обыденной жизни мы не имеем определенных критериев эффективности индукции и полагаемся более или менее на интуицию, наука разрабатывает свой свод законов, или правил, для применения индукции. Эти правила оказались исключительно успешными, и я думаю, что в этом единственное оправдание их применения, подобно тому как правила сочинения классической музыки уже оправданы переполненной аудиторией и аплодисментами. Наука и искусство не столь отличны, как это кажется. Законы в сферах истины и красоты устанавливаются мастерами — создателями вечных творений.

Абсолютные ценности представляют собой никогда не достижимые идеалы. И все-таки я думаю, что общие усилия человечества наверняка приближают нас к некоторым идеалам. Я не поколеблюсь назвать человека глупым, если он отвергает обучение на опыте без заранее подготовленного логического доказательства или не знает, или не принимает правил научного вывода. Мы то и дело находим людей сверхлогичного типа среди чистых математиков, теологов и философов, хотя, кроме того, имеется обширная группа тех, кто игнорирует или отвергает сами правила науки: члены антивакцинационных обществ, те, кто верит в астрологию, и т. п. Спорить с ними бесполезно; я бы не смог заставить их принять те же критерии эффективности индукции, в которые верю сам, то есть свод научных правил вывода. Ибо не существует логических аргументов там, где речь идет о вере. В этом смысле я склонен называть индукцию метафизическим принципом, то есть чем-то «по ту сторону физики».

После такого экскурса позвольте вернуться к рассмотрению причинности и ее двум применениям: как вневременной зависимости и как зависимости одного события, фиксированного во времени и пространстве, от другого (см. далее «О множественности причин»). Я думаю, что абстрактный, вневременной смысл причинности является фундаментальным. Это становится вполне очевидным, если попытаться воспользоваться термином «причинность» в связи со специфическим случаем, не ссылаясь на абстракции даже неявно. Например, утверждение, что плохой урожай был причиной голода в Индии, осмысленно только в том случае, если имеется в виду вневременное утверждение: плохой урожай вообще является причиной голода. Я предоставляю читателю подтвердить это соображение, рассматривая другие, мои или свои собственные, примеры. Если опустить эту ссылку на общее правило, то связь между последовательными событиями утратит свой причинностный характер, хотя и может сохраниться специфика идеальной регулярности, как при смене дня и ночи. Другим примером является железнодорожное расписание. С его помощью вы можете предсказать прибытие в пункт А ровно в 10.00 из пункта В; но едва ли вы сможете утверждать, что расписание раскрывает причину этого события. Иными словами, расписание представляет собой детерминистический закон: оно позволяет предсказывать будущие события, но при этом вопрос «почему?» утрачивает смысл.

Именно поэтому я думаю, что не стоит отождествлять причинность с детерминизмом. Последний относится к правилам, которые позволяют предсказывать наступление события В из знания события А (и наоборот), но без какой-либо идеи о том, что существует физическая вневременная (и внепространственная) связь между всеми вещами вида А и всеми вещами вида В. Я предпочитаю пользоваться выражением «причинность» главным образом для этой вневременной зависимости. Это в точности то, что подразумевают экспериментаторы и наблюдатели, когда они следят за каким-либо явлением, устанавливая определенную причину путем систематического варьирования условий опыта или наблюдения. Другое применение этого слова к двум событиям, следующим одно за другим, однако, столь общеупотребительно, что его нельзя исключить совсем. Поэтому я соглашаюсь с этим использованием, но с некоторыми «атрибутами», касающимися времени и пространства. Всегда предполагается, что причина предшествует результату; я предлагаю называть это принципом предшествования.

Далее, недопустимо предположение, что какая-то вещь служит причиной некоторого эффекта там, где она не присутствует, или там, куда ее воздействие не может быть передано посредством других вещей: я буду называть это принципом контактности.

Теперь я постараюсь изложить свои соображения в нескольких сжатых определениях.

Детерминизм постулирует, что события в различные времена связаны некоторыми законами таким образом, что возможны предсказания еще неизвестных ситуаций (прошлых или будущих).

Такая формулировка исключает религиозное предсказание, поскольку предполагает, что книга предопределения открыта лишь для Господа.

Причинность постулирует, что имеются законы, согласно которым проявление сущности В определенного класса зависит от проявления сущности А другого класса, где слово «сущность» означает любой физический объект, ситуацию или событие. А называется причиной, В — результатом, следствием, эффектом.

Если же причинность относится к единичным событиям, то должны быть рассмотрены следующие ее атрибуты: Предшествование (antecedence), согласно которому постулируется, что причина должна предшествовать результату, эффекту или в крайнем случае быть с ним одновременной.

Контактность (contiguity), согласно которой постулируется, что причина и результат, эффект должны находиться в пространственном контакте или быть связаны цепью промежуточных вещей, находящихся в контакте...

О множественности причин

Любое событие может иметь несколько причин. Эта возможность не исключается моим определением причинности, хотя я и говорил об А как о единственной причине результата В. Тем не менее понятие о множестве причин, то есть условий, от которых зависит результат В, кажется мне довольно бессмысленным. Часто возникает идея «причинной цепи»: А\, At...., где В зависит только от А\ непосредственно, А\ от Аг и т. д., так что В косвенно зависит от любого An. Поскольку такой ряд может оказаться бесконечным, то где тогда искать «первопричину»? Число причин может быть и будет, вообще говоря, бесконечным? К тому же нельзя привести ни малейшего довода в пользу предположения о единственности такой цепи или даже о некотором ограниченном числе таких цепей, ибо причины могут быть переплетены неким сложным образом, и более подходящей картиной мне представляется «сеть причин» (причем даже сеть в многомерном пространстве). Мало того, почему множество причин должно быть всего лишь счетным? А не составлять континуум! «Множество всех причин данного события» кажется мне понятием столь же опасным, как и те понятия, которые ведут к логическим парадоксам типа открытых Расселом. Я считаю, что понятие о «множестве всех причин» является метафизической идеей, вызывающей пустые споры. Поэтому я и постарался сформулировать свое определение причинности так, чтобы обойти проблему «множественных причин»...

Индетерминистская физика

Нет сомнений в том, что и формализм квантовой механики, и статистическая интерпретация этого формализма оказались небывало успешными в упорядочении и предсказании физических экспериментов. Но разве может наше желание понять и объяснить вещи удовлетворяться теорией, которая является открыто и безусловно статистической и индетерминистской? Можем ли мы довольствоваться признанием случайности, а не причины в качестве верховного закона физического мира?

На последний вопрос я отвечу, что в физике устраняется не причинность, понимаемая должным образом, а лишь традиционная интерпретация, отождествляющая ее с детерминизмом. Беру на себя труд показать, что эти две концепции не идентичны.

Причинность в моем определении означает постулирование, что одна физическая ситуация зависит от другой, а исследование причины означает раскрытие такой зависимости. Это же остается справедливым для квантовой физики, хотя и при других объектах наблюдения, которые претендуют на такую зависимость: вероятность элементарных событий вместо единичных событий самих по себе...

В квантовой механике мы встречаемся с парадоксальной ситуацией — наблюдаемые события повинуются закону случая, но вероятность этих событий сама по себе эволюционирует в соответствии с уравнениями, которые, судя по всем своим существенным особенностям, выражают причинные законы.

Здесь нельзя избежать вопроса о реальности. Чем же реально являются эти частицы, про которые зачастую говорят, что они могут с таким же успехом быть волнами? Дискуссия на эту весьма трудную тему увела бы нас слишком далеко. По-моему, концепция реальности слишком во многом связана с эмоциями, чтобы допускать общепризнанные определения. Для большинства людей реальны только те вещи, которые для них лично важны. Реальность артиста, художника или поэта несравнима с реальностью святого, или пророка, или же бизнесмена, или администратора, а тем более с реальностью натурфилософа или ученого. Так что позвольте мне придерживаться специальной реальности последнего рода, которая мо-. жет быть описана в весьма точных терминах. Эта реальность предполагает, что наши чувственные ощущения — это не просто стойкие галлюцинации, а признаки или сигналы внешнего мира, который существует независимо от нас. Хотя эти сигналы меняются и движутся самым бестолковым образом, именно посредством этих сигналов мы осведомлены об объектах с инвариантными свойствами.

Набор этих инвариантов наших чувственных впечатлений является физической реальностью, которую наш разум конструирует совершенно подсознательным образом.

Этот стул различно выглядит с каждым поворотом моей головы, с каждым миганием моего глаза. И все-таки я воспринимаю стул как тот же самый. Наука — это не что иное, как попытка конструировать эти инварианты там, где они не очевидны. Если вы не имеете научной квалификации и смотрите в микроскоп, вы ничего не видите, кроме пятнышек света и цвета, но не объекты исследования; вы должны уметь применять методы биологической науки, состоящие в изменении условии, регистрации корреляций и т. д. И только тогда вы сможете понять, что вы видите ткань с клетками рака или что-нибудь вроде этого. Слова, обозначающие вещи, приложимы к неизменным особенностям наблюдений или наблюдательным инвариантам.

Использование математики сделало точным этот метод в физике, где инвариант пребразования является точным понятием. Феликс Клейн в своей знаменитой Эрлангерской программе классифицировал всю математику в соответствии с этой идеей. Это же может быть проделано и для физики.

Именно исходя из этой точки зрения я утверждаю, что частицы реальны, поскольку они представляют собой инварианты наблюдений. Мы верим в «существование» электрона, потому что он имеет определенный заряд е, определенную массу т и определенный спин s; это значит, что при каких бы обстоятельствах или экспериментальных условиях ни наблюдался эффект, который теория приписывает существованию электрона, для перечисленных величин е, т, s будут зарегистрированы одни и те же численные значения.

Другое дело, сможете ли вы теперь, на основе этих результатов, представить себе электрон чем-то вроде крошечной песчинки, имеющей' определенное положение в пространстве. Фактически можете даже в квантовой теория. Чего вы не можете — так это предполагать, что она при этом имеет еще и определенную скорость; это невозможно в силу соотношения неопределенностей. Хотя в нашей повседневной жизни и практике мы вполне можем приписывать обыкновенным телам определенные положения и скорости, это еще не значит, что-то же самое можно предполагать для объектов, размеры которых гораздо меньше, чем у предметов обыденных.

Положение и скорость не являются инвариантами наблюдений. Тем не менее они являются атрибутами идеи о частице, и мы должны использовать их постольку, поскольку нам приходится описывать определенные явления на языке частицы. Нильс Бор особо подчеркивал, что наш язык уже приспособлен к нашим интуитивным понятиям. Мы употребляем эти понятия даже там, где они утрачивают свою прежнюю силу. Хотя электрон не во всех отношениях ведет себя как песчинка, он имеет достаточно инвариантных свойств, чтобы считать его не менее реальным, чем песчинку.

Факт, выражаемый соотношением неопределенностей, сначала был открыт при интерпретации формализма квантовой теории. Лишь позднее было дано интуитивное объяснение, а именно что сами законы природы препятствуют беспредельно точному измерению из-за атомной структуры материи: наиболее деликатные инструменты наблюдения — это атомы, или фотоны, или электроны, то есть объекты, величина которых того же порядка, что и у объектов наблюдаемых. Нильс Бор с огромным успехом применил эту идею для выяснения ограничений одновременных измерений величин, подпадающих под правило неопределенности, называемых «дополнительными» величинами.

Одну и ту же экспериментальную ситуацию с частицами можно описывать либо на языке точных координат, либо на языке точных импульсов, но нельзя и на том и на другом языках одновременно. Эти два описания являются дополнительными для полного интуитивного понимания.

Прилагательное «дополнительные» иной раз применяется к корпускулярному и волновому аспектам явлений — по-моему, совершенно зря. Можно называть их «дуальными аспектами» и говорить о «дуальности» описания, но здесь нет никакой противоположности, поскольку обе картины необходимы для понимания каждого реального квантового явления. Лишь в крайних, предельных случаях возможны интерпретации, использующие только волны или только частицы. Случай частиц — это случай классической механики, применимый только к большим (точечным. — Прим. перев.) массам, например, к центру масс почти замкнутой системы. Волновой случай есть случай очень большого числа независимых частиц, как в обычной оптике.

Являются ли волны чем-то «реальным» или какой-то фикцией, помогающей описывать и предсказывать явления, — дело вкуса. Мне лично нравится считать волну вероятности даже в 3-х мерном пространстве вещью реальной, чем-то большим, нежели рабочим инструментом для математических вычислений. Ибо волна эта имеет характер инварианта наблюдения: она позволяет предсказывать результаты возможных экспериментов, и мы ожидаем именно эти средние числа, средние отклонения и т. д., если действительно производим эксперимент много раз при одних и тех же условиях. А в самом общем случае, как могли бы мы полагаться на вероятностные предсказания, если бы мы не относили эти понятия к чему-то реальному и объективному?

Эти соображения столь же применимы к рассмотрению классической функции распределения f(t; p, q), как и в квантово-механической матрице плотности р(<; q, q').

Разница между / и р заключается только в законе распространения. Эту разницу можно считать аналогичной разнице между оптикой геометрической и оптикой волновой. В последнем случае возможна интерференция. Собственные функции квантовой механики можно складывать как световые волны, получая так называемую интерференцию вероятности, которая приводит иной раз к довольно загадочным ситуациям при попытках описывать наблюдения только на языке частиц. Примером могут послужить обычные оптические эксперименты. Пусть источник света А освещает экран В со щелями 5i, Вч, а проникающий через них свет наблюдается на параллельном экране С. Если открыта только одна щель В\, то видна дифракционная картина — вокруг точки, где прямая линия ABi пересекает экран С с ярким максимумом, окруженным слабо выраженными «каемками». Когда обе щели открыты и центральные максимумы дифракционной картины перекрываются, то в этой области появляются новые интерференционные «каемки», зависящие от расстояния между щелями.

Интенсивность интерференционной картины, то есть вероятность регистрации фотона на экране, когда обе щели открыты, таким образом, есть не просто суперпозиция вероятностей, получаемых открыванием щелей поодиночке. Это становится сразу же понятным, если воспользоваться картиной волн вероятности, определяющих регистрацию фотонов. Поскольку степень размазанности этих волн зависит от экспериментального устройства, то нет ничего удивительного в результате запирания одной щели. Тем не менее, если вы попытаетесь пользоваться только частицами, то окажетесь в затруднении, ибо тогда частицы должны проходить либо через одну щель, либо через другую, и останется чистой загадкой, как могла бы щель на конечном расстоянии повлиять на дифракционную картину. Рейхенбах, который опубликовал весьма солидную книгу по философским основаниям квантовой механики, говорит в таких случаях о «причинных аномалиях». Чтобы избежать затруднений, производимых этими аномалиями, Рейхенбах проводит различие между явлениями, действительно наблюдаемыми, такими, как регистрация фотонов на экране, и интеръявлениями, то есть теоретическими построениями, относящимися к тому, что происходит с фотоном по пути: проходит он через одну щель или через другую. Он правильно утверждает, что трудности возникают только при обсуждении интеръявлений. «То, что фотон проходит сквозь щель В\, бессмысленно констатировать как физический факт», — пишет Рейхенбах. Если вам угодно сделать прохождение фотона сквозь щель физическим фактом, то следует изменить постановку опыта таким образом, чтобы прохождение фотона через щель Z?i было действительно регистрируемым, но тогда фотон уже не сможет пролететь без помех и явление, наблюдаемое на экране, изменится. Вся книга Рейхенбаха посвящена обсуждению трудности этого типа. Я согласен с многими его аргументами, хотя некоторые и отвергаю. Чтобы формулировать разрешение и запрещение (или бессмысленность) тех или иных утверждений, он предлагает использовать трехзначную логику, в которой закон «исключенного третьего» не имеет силы. По-моему, он заходит при этом слишком далеко, ибо рассматриваемая проблема является проблемой не только логики или логистики. Здесь имеет существенное значение и здравый смысл. Ибо в математической теории, которая способна в совершенстве описывать фактические наблюдения, используется обычная двузначная логика. Действительные трудности возникают исключительно в тех случаях, когда переступают рамки фактических наблюдений, но настаивают на использовании узкой, ограниченной сферы интуитивных образов и соответствующего этим образам языка. Большинство же физиков предпочитают приспосабливать свою фантазию к наблюдениям. Что касается логической проблемы самой по себе, то при чтении этой книги Рейхенбаха у меня сложилось впечатление, что при объяснении трехзначной логики он сам постоянно пользовался обычной двузначной логикой. Этот факт может послужить, между прочим, и для отказа от метода Рейхенбаха, и для его оправдания. Помню дни, когда я бывал в ежедневном контакте с Гильбертом, который работал над логическими основами математики. Он различал два уровня логики: логику интуитивную, оперирующую с конечным множеством утверждений, и логику формальную (логистику), которую он описывал как некую игру в бессмысленные символы, изобретенные для манипулирования с бесконечными математическими множествами таким образом, чтобы избегать противоречий типа парадоксов Рассела. Однако Гёдель показал, что эти противоречия неожиданно всплывают опять, и ныне крах гильбертовской попытки общепризнан. Я уверен, что трехзначная логика представляет собой еще один пример такой игры в символы. Игра эта забавна, конечно, но сомневаюсь, чтобы физика от нее много выиграла.

Мышление на языке квантовой теории требует немалых усилий и большой прак1пки. Ключевым моментом при этом оказывается то, что квантовая механика описывает не сам объективный внешний мир, а лишь вполне определенный эксперимент, поставленный для наблюдения некоторой части внешнего мира. Без этой идеи невозможна даже формулировка какой-либо динамической задачи в квантовой теории. Но если эту идею принять, то фундаментальный индетерминизм физических предсказаний становится естественным, поскольку никакое экспериментальное устройство никогда не может быть абсолютно точным.

Я думаю, что даже наиболее пламенный детерминист не станет отрицать, что современная квантовая механика. хорошо служит нам в реальных исследованиях. И все же он еще надеется, что однажды она будет заменена детерминистской теорией классического типа.

Позвольте мне кратко обсудить, какие шансы имеются для такой «контрреволюции» и какое развитие физики я ожидаю в будущем.

Было бы слабоумием и высокомерием отрицать всякую возможность возврата к детерминизму. Ибо никакая физическая теория не является окончательной; новые эксперименты могут вынудить нас к изменениям и даже к возвращениям. Все же, обозревая историю физики, все эти колебания, флуктуации и шатания, мы едва ли заметим возврат к более примитивным концепциям. Я полагаю, что наша нынешняя теория претерпит глубокие видоизменения, ибо она полна еще такими трудностями, как расходимость собственных энергий взаимодействующих частиц и расходимости других величин, вроде сечения взаимодействия. Но я никогда не поверил бы, что трудности эти можно разрешить, возвращаясь к классическим концепциям. Я предполагаю как раз обратное — мы должны будем принести в жертву некоторые общепринятые идеи и использовать еще более абстрактные методы. Однако все это только мнение. Более конкретный вклад в этот вопрос сделан Дж. фон Нейманом в его блестящей монографии «Математические основы квантовой механики», где он поставил теорию на аксиоматическую основу, выводя всю квантовую механику из нескольких постулатов весьма общего и правдоподобного характера о свойствах «ожидаемых (средних) величин» и их представлении математическими символами. В результате формализм квантовой механики однозначно определяется этими аксиомами; в частности, никакие скрытые параметры, с помощью которых индетерминистское описание можно было бы преобразовать в детерминистское, не могут быть введены. Следовательно, если будущей теории суждено быть детерминистской, она не может оказаться модификацией нынешней теории, а должна существенно отличаться от нее. Я предоставляю детерминистам заботиться о том, насколько это возможно без принесения в жертву всего богатства хорошо установленных результатов.

Со своей стороны, я не верю в возможность такого оборота вещей. Хотя я полностью отдаю себе отчет о кратком пути квантовой механики, я думаю, что ее индетерминистские основы останутся неизменными...

Мы знаем, как тщетно боролась классическая физика, стараясь примирить все новые и новые количественные наблюдения с предвзятыми идеями о причинности, выведенными из повседневного опыта обыденной жизни, но вознесенными на уровень метафизических постулатов, и как она вела проигранную войну против вторжения случайности. Сегодня порядок идей обратный: случайность стала первичным понятием, механика — выражением ее количественных законов, а всеобъемлющая очевидность причинности со всеми ее атрибутами в сфере обыденного опыта удовлетворительно объясняется статистическими законами больших чисел...

Поэтому я склонен думать, что случайность — более фундаментальная концепция, нежели причинность. Кстати, в каждом конкретном случае о соотношении причина — следствие можно судить только с помощью применения законов случайности к наблюдениям.

Послесловие

В книге Макса Борна «Моя жизнь и взгляды» ставятся и по-своему решаются ее автором проблемы, волнующие современное человечество. Это, по существу, проблемы борьбы против империализма, за мир, демократию и социализм; выдвин