Вопрос об онтологических основаниях неклассической физики связан с утратой механической картиной мира (МКМ) на границе XIX и XX вв. статуса основы научного миропонимания. Накопление новых эмпирических данных, которые не получали удовлетворительного объяснения в рамках физических теорий МКМ, введение М. Планком понятия кванта энергии и создание А. Эйнштейном общей и специальной теории относительности (ОТО и СТО) в нач. XX в. знаменуют новый этап в развитии науки, получивший название неклассической физики. Кардинальные изменения претерпела и физическая картина мира. Ядром новой картины мира становится квантовая механика и теория относительности. Вместе с осознанием принципиальной новизны квантово-механического описания приходило понимание необходимости радикального изменения взгляда на онтологические основания описываемой новыми теориями реальности. По выражению В. Гейзенберга, «модифицированная логика квантовой теории влечет за собой модификацию онтологии». Подобное признание сопровождалось спорами и дискуссиями, квинтэссенцией которых стала полемика Н. Бора и А. Эйнштейна об онтологических, эпистемологических и методологических основаниях квантовой теории. Принято считать, что победил в этом споре Н. Бор, давший т. н. копенгагенскую интерпретацию, которая стала общепризнанной парадигмой, в рамках которой получила объяснение та «парадоксальность», которая отличает квантовую механику от любой классической теории. Идеализированные представления классического периода о науке как достоверном отражении объективной реальности, позволяющем описывать, объяснять и предсказывать, не согласуются с фактической ситуацией, когда вопрос об объективной реальности, по крайней мере на уровне микромира, по-прежнему остается открытым. После появления первых работ по квантовой механике были попытки применения классических представлений и образов для интерпретации специфики атомных процессов, когда выстраивали аналогии между описанием квантовых частиц, таких, как фотон и электрон и описанием классических объектов. Но с развитием самой теории и экспериментальной базы стало заметно очевидное и неустранимое несоответствие подобных аналогий. В классической физике не было адекватных новому опыту референтов. Такой эпистемологический и семантический вакуум, безусловно, требовал смыслового наполнения; важную роль в этом процессе сыграл прежде всего Н. Бор.
Но в рамках копенгагенского подхода вопросы об онтологии попросту игнорировали; так, «существо» квантового мира, Н. Бор выразил известной фразой: «не существует никакого квантового мира. Существует только абстрактное квантово-механическое описание». Копенгагенская интерпретация исключила само понятие «себе-тождественного» объекта.
Отныне объект (наблюдаемое) не может быть представлен как «вещь в себе», но только по его проявлениям в процессе измерения (наблюдения). Из этого подхода следуют и знаменитые принципы, заложившие фундамент неклассической физики – принципы дополнительности и соответствия Н. Бора и принцип неопределенности В. Гейзенберга. Отсюда важность т. н. теории измерения (наблюдения) в квантовой механике, поскольку, согласно взглядам копенгагенской школы, наблюдаемого без наблюдателя не существует. Сведение вопроса о существе наблюдаемого к трактовке процесса наблюдения (по сути, к операциональной схеме) не могло устроить всех. Известно саркастическое замечание А. Эйнштейна о том, что он не может поверить в то, что «луна существует лишь тогда, когда я на нее смотрю». В знаменитой статье «Можно ли считать полным квантово-механическое описание реальности?» А. Эйнштейн, Б. Подольский и Н. Розен (ЭПР) поставили принципиальный вопрос о допустимости такого способа описания реальности, как квантово-механическое. Они сформировали свое понимание физической реальности и полноты для любой теории, описывающей подобную реальность: «от всякой полной теории нужно, как нам кажется, требовать следующее: каждый элемент физической реальности должен иметь отражение в физической теории. Мы будем называть это условием полноты. “Если мы можем, при отсутствии возмущения системы, предсказать с достоверностью ... значения некоторой физической величины, то существует элемент физической реальности, соответствующий этой физической величине”».
Этот подход существенным образом не согласуется с понятием волновой функции, которое в математическом формализме квантовой механики является главным и единственным источником информации о квантово-механической системе, поскольку не найден соответствующий этому понятию референт физической реальности. Кроме того, данными авторами был предложен мысленный эксперимент, получивший название ЭПР–парадокса, который показывал, что если квантовая механика верна,то возможно несиловое взаимодействие (корреляция) между квантовыми объектами такого свойства, что измерение одного из объектов (уже после взаимодействия объектов), мгновенно влияет на состояние другого. Все это казалось невозможным, противоречащим логике и здравому смыслу и, в конечном счете, самому понятию научности.
Полемизирующие стороны нередко апеллировали к образам, лежащим вне области собственно научной эпистемологии. Так, фраза А. Эйнштейна, ставшая крылатой: «Бог не играет в кости», как и ответ Бора – «не надо указывать Богу, что делать» – дают некоторое представление об атмосфере тогдашней дискуссии. Обращение к метафорам и подобным образом характерны для неклассической и постнеклассической физики, поскольку шел поиск адекватной научной терминологии.
Существует огромный массив статей, посвященных как ЭПР-парадоксу, так и проблеме интерпретации квантовой механики в целом. Важно выявить отношение выработанных парадигм к онтологии квантового мира. В связи с этим можно разделить все известные интерпретации на три основных группы. К первой группе относятся интерпретации, в основе которых предположение о том, что существует объективная, не зависящая от наблюдателя и процесса измерения реальность, в которой действуют абсолютно детерминистские физические законы, не вполне еще понятые, но аналогичные тем, что составляют основу принципа причинности в классической физике. Принципами таких «объективистских» интерпретаций являются представления Л. де Бройля о «волне-пилоте» и почти все теории со «скрытыми параметрами». К ним относятся такие, в которых утверждается наличие неких объективных физических свойств–параметров, недоступных экспериментальной проверке, но которыми и определяется поведение квантовых объектов. К этой группе можно отнести также все т. н. статистические (или ансамблевые) интерпретации, в которых главным является понятие квантового ансамбля. При всей несхожести детерминистские и статистические интерпретации предполагают «скромную» роль наблюдателя и «объективный характер квантовых ансамблей и управляющих ими закономерностей»44. Отметим, что именно такой подход был близок А. Эйнштейну.
Ко второй группе относятся т. н. «многомировые» интерпретации и самая известная из них – концепция Эверетта–Уилера де Витта. Онтологически подразумевается наличие множества (возможно бесконечного) равнозначных реальностей, в которых присутствует наблюдатель, но осознает он только одну. Исторически и математически идея основана на линейном характере уравнения Шредингера, являющегося основным в математическом формализме квантовой механики. В соответствии с этим уравнением, до измерения существует определенный набор или суперпозиция вероятностных состояний квантово-механической системы (суперпозиция волнового пакета), выбор из которых одного осуществляется в процессе измерения. В концепции Эверетта каждой вероятности соответствует реальная Вселенная.
К третьей группе мы относим пропенситивные интерпретации (от англ. propensity – предрасположенность). В этих концепциях вопрос о реальности связывается с понятием предрасположенности, т. е. наличием некоей внутренней потенциальности, влияющей на актуализацию того или иного состояния системы, которое мы получаем в результате измерения и которое мы принимаем за реальное состояние. Именно к этой группе и принадлежит копенгагенская интерпретация Н. Бора. В таких интерпретациях явно или неявно полагается, что реальность в определенном смысле «творится» (создается) в процессе наблюдения.
Таким образом, интерпретации в рамках квантовой механики можно классифицировать по их трактовке онтологии квантового мира. До всякого измерения признается либо единственная и объективная реальность, либо множество реальностей, либо утверждается, что реальности нет, а есть потенциальность. Естественно, что в ходе многочисленных дискуссий (в т. ч. и полемики Н. Бора – А . Эйнштейна) предлагались различные схемы экспериментального подтверждения/ опровержения того или иного подхода. Но для всей постклассической физики нормой становится ситуация, когда «теоретические исследования намного опережают развитие эксперимента. В то время как новые теоретические результаты появляются чуть ли не каждый день, интересные экспериментальные результаты публикуются намного реже»45. Мысленный эксперимент ЭПР, дополненный оптическим вариантом Д. Бома в 1951 г., получил возможность практической реализации только в 1980-х годах в опытах А. Аспекта по проверке т. н . неравенств Белла, – четко сформулированных критериев относительно возможности существования «скрытых параметров». По существу «вопрос сводился к тому, можно ли свести квантовую теорию к одному из разделов классической статистической физики, где случайность поведения объектов является результатом недостаточности сведений о них у экспериментаторов»46. Опыты по проверке нарушений неравенств Белла и подтверждению принципиально стохастического характера квантового мира, результаты которых, как считается, полностью подтвердили правоту квантовой механики, являются, вероятно, самыми значимыми попытками экспериментального опровержения предположений о «скрытых параметрах». Кроме того, был установлен и подтвержден тот факт, что в квантовом мире нарушаются классические принципы локальности и причинности. То есть даже зная точно все начальные условия системы, мы не можем абсолютно точно описать ее поведение через некий (любой) промежуток времени. В квантовом мире нет классической истории – эта реальность без нее.
Опыты А. Аспекта и других исследователей, например, группы А. Цайлингера, явились предметом интенсивных обсуждений. Практически сразу было указано на существенные допущения, которые были сделаны в ходе экспериментов, что несколько снизило уверенность в результатах. Например, как указывает Р. С. Нахмансон, «существует распространенное мнение о том, что эксперимент, проведенный группой А. Аспекта по проверке неравенств Белла, окончательно закрывает путь локально-реалистическим моделям. Это, однако, не так, и сам Аспект это знал»47. Дальнейшие эксперименты показали, что в большей степени следует ориентироваться на результаты, предсказываемые квантовой механикой, а понятие ЭПР–корреляции прочно вошло в теоретико-физический дискурс и легло в основу новых приложений квантовой механики – квантовой информатики и квантовой криптографии.
Что касается второй группы, т. е . «многомировых» интерпретаций (самым известным отечественным сторонником которых является М. Б. Менский), главным их недостатком является невозможность их экспериментального подтверждения / опровержения. На этот существенный момент указывало много авторов48 ; это отмечает и Менский: «многомировая интерпретация не может быть проверена экспериментально»49. Главным образом в силу этого «многомировые» интерпретации являются в значительной степени умозрительными натурфилософскими конструкциями, хотя и не лишенными определенной оригинальности и даже красоты. Отметим вывод, которому приходит М. Б . Менский в статье «Концепция сознания в контексте квантовой механики»: «Если принять концепцию (многомировой интерпретации – И . С.) ..., то можно сказать, что классического мира вообще объективно не существует, а иллюзия классического мира возникает лишь в сознании живого существа. К такому странному, с точки зрения физики, выводу приводит сама физика, правда, лишь в том случае, если мы доводим ее до логической полноты, избегая удобной эклектики типа копенгагенской интерпретации с постулатом редукции».
Таким образом, здесь можно наблюдать своеобразную инверсию: вопрос о реальности квантового мира перетекает в вопрос о реальности нашего, классического мира. Вполне объяснима в данном случае апелляция к иным авторитетам и призыв «...работать с собственным сознанием. Наиболее интересным в этом плане ... представляется дзен-буддизм». Возможно именно это объясняет, почему большинство физиков не очень расположены к выяснению онтологических оснований того, чем они занимаются. Р. Пенроуз подобную позицию выражает следующим образом: «Мне хочется привести весьма общее мнение, высказанное однажды... Бобом Уолдом: «Если вы действительно верите в квантовую механику, то вы не можете относиться к ней серьезно». Итак закономерный итог следует продолжение высказанного аргумента: «именно это обстоятельство заставило Джона Белла обозначить квантовую механику аббревиатурой FAPP (For All Practical Purposes – для всех практических целей)». Собственно, концепция «для всех практических целей» и является ныне онтологической и эпистемологической базой для подавляющего большинства работающих в квантовой теории физиков. А копенгагенская интерпретация (с представлением о реальности как потенциальности) выполняет свою роль некоторой метафизической основы (в духе «домашней философии» Э. Маха). Этот вывод можно распространить и на квантовую теорию поля, которая, как известно «является теоретической парадигмой современной фундаментальной физики: физики элементарных частиц и космологии»53. Как указывают П. С . Исаев и Е. А . Мамчур, резенцируя материалы симпозиума, посвященного концептуальным основаниям квантовой теории поля (КТП), состоявшегося в марте 1996 г. в Бостонском университете,«организатор концепции философ науки Тьян Ю Цао отметил, что некоторые физики с подозрением отнеслись к вторжению философов в физические проблемы КТП, в то время как некоторые философы были разочарованы тем, что современные физики избегают рассмотрения глубоких метафизических проблем, уровня тех, которые поднимались Эйнштейном и Бором, и целиком посвятили себя решению чисто технических проблем теории».
Возможно (по крайней мере таково мнение Ш. Глэшоу, высказанное им в докладе «Нуждается ли КТП в обосновании»), такая ситуация связана с тем, что ценностный статус метафизических вопросов (мета-вопросов в терминологии Глэшоу) изменился. Так, отмечается: «Если раньше получение ответов на них вело к крупным технологическим достижениям, то в настоящее время мета-вопросы стали социально менее значимыми. Ответы на них уже, похоже, не влияют на жизнь обычных людей. Они не вносят вклада в экономический прогресс и повышение уровня благосостояния людей. Никогда не будет получено практического применения τ – лептонов или wбозонов»55. Тем не менее, целый ряд известных физиков достаточно четко осознает необходимость придания фундаментальной физике не только описательного, но и объяснительного статуса. С. Вайнберг приводит достаточно характерный пример обычного ответа физика на вопрос: что такое элементарная частица? «Это частица, поле которой появляется в лагранжиане». Формально абсолютно правильно, но это ничего не дает в плане действительного понимания того, что такое элементарная частица. А вопрос ключевой, поскольку, как отмечает Ф. Рорлих в статье «Об онтологии КТП», хотя теория формулируется в терминах полей, но экспериментально наблюдаемы только частицы. В целом, материалы конференции констатируют тот факт, что в современной физической картине мира нет однозначных ответов на основные «мета-вопросы», такие, как время, пространство, материя. Как отметил К. Ровелли: «До сих пор не решена проблема объединения квантовой механики и ОТО и на сегодняшний день мы не имеем согласованной картины физического мира»56. Современная физика – это несколько эффективных в практическом смысле теорий, каждая из которых, будь то квантовая механика, теория относительности или квантовая хромодинамика, позволяет получить довольно точные и хорошо согласующие с экспериментами результаты, Но точное описание, это еще не понимание. И в этом смысле сейчас происходит, как нам представляется, трансформация самого термина «понимание». Эту парадоксальность сегодняшней ситуации, И. Ф . Гинзбург сформулировал следующим образом: «Правильно ли мы понимаем то, что как будто знаем?».
С одной стороны, есть уверенность в необходимости и возможности такой всеобъемлющей теории, которая, подобно классической механике И. Ньютона, позволила бы объяснить, а не постулировать наличие фундаментальных констант и удивительно «тонкую настройку» Вселенной, обеспечивающую наличие жизни. С другой стороны, все чаще высказываются мнения о том, «что после почти столетия внушительных успехов, фундаментальная физика оказалась в глубоком кризисе»58 и даже о «конце науки»59. Хотя, возможно, что и само понятие единой физической картины мира в наше время требует иного содержания, чем в классической, да и ранней неклассической физике. Достаточно обоснованным представляется вопрос о том, не является ли стремление к построению единой физической картины мира, проявляющееся в попытках построения «теории всего» (в качестве которой все чаще часто фигурирует теория струн), неким «пережитком», влиянием идеалов механицизма и редукционизма? П. С . Исаев и Е. А. Мамчур формулируют этот вопрос так: Остановится ли физика на программе эффективных теорий или будет обязательно искать окончательную теорию? Допущение, что программа эффективных теорий является единственно верной стратегией научного познания, означает признание того, что мир организован иерархически, существуют различные уровни этой иерархии, различающиеся между собой масштабом длин и энергии. Подход, признающий иерархичность теорий, их границы, а соответственно, и их применимость, ведет и к вопросу об относительности самого понятия истинности. Как отмечает Ф. Рорлих, «научная истина не имеет смысла вне ее собственного когнитивного уровня». Резюмируя, отметим совпадение контекста обсуждаемых вопросов фундаментальной физики и основных философских течений, доминирующих в период развития неклассической науки. И. В. Самойлов