КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА И НЕКЛАССИЧЕСКОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

Развитие квантовой механики оказало революционизирующее влияние не только на физику, но и на все естествознание. Главное открытие квантовой механики — вероятностный характер законов микромира. Для событий, происходящих в микромире (таких как переход электронов с одних орбит на другие, столкновения, распады частиц и другие взаимодействия), можно указать лишь их вероятности. Например, с помощью квантовой механики можно для достаточно большого числа ядер рассчитать, какой процент этих ядер распадется за фиксированный промежуток времени. Но нельзя в принципе ответить на вопрос, когда именно распадется данное конкретное ядро и распадется ли оно вообще за указанное время. Невозможность ответа на подобные вопросы не может быть устранена никаким более детальным исследованием этого ядра и его окружения. Точно так же, как бы точно ни определять состояние частицы до ее падения на экран с щелью, нельзя предсказать, в какой именно точке фотопластинки, помещенной за щелью, она окажется. Эта ситуация не укладывается в рамки классической парадигмы, согласно которой можно предсказать (или хотя бы объяснить) любое явление, если достаточно детально известны необходимые причинно-следственные связи в системе. Квантовая механика утверждает, что вопрос о причине происходящих в микромире событий не имеет смысла. Эти события происходят спонтанно, без какой-либо причины. Поэтому предсказать их нельзя, можно лишь указать их вероятности.

После создания квантовой механики для ученых-есте- ственников стало очевидным всеобъемлющее значение вероятностного детерминизма. Если раньше физики считали, что поведение индивидуальных материальных объектов подчиняется всегда однозначным детерминированным закономерностям (закономерностям динамического типа), а статистические закономерности проявляются лишь для больших совокупностей объектов, то после появления квантовой механики стало ясно, что поведение даже одной индивидуальной частицы не может быть описано иначе как в терминах вероятностей.

В динамических теориях значения физических величин в начальный момент времени (т. е. начальное состояние системы) однозначным образом определяет их значения в любой последующий момент времени. В отличие от этого, в статистических теориях на основании известного начального состояния системы однозначно определяются только вероятности попадания значений физических величин в заданные интервалы, а также некоторые средние значения. Поэтому в статистических теориях основной задачей исследователя становится нахождение не значений физических величин, а лишь их усредненных характеристик. При этом, как и динамические, статистические теории отражают объективно существующие в природе связи и отношения и потому имеют право на существование. Более того, ряд ученых (к ним относятся крупнейшие физики Нильс Бор и Вернер Гейзенберг) считают статистические законы наиболее глубокой и общей формой описания физических закономерностей. Развитие квантовых представлений привело также к отказу от важнейших методологических принципов классического естествознания (см. тему 5, вопр. 2): детерминизма, редукционизма, разделения субъекта и объекта.

Переход от детерминированного описания явлений природы к вероятностному и связанные с этим изменения в методологии познания характеризуют неклассический этап естествознания. Неоднозначность поведения реальных объектов в сходных условиях противоречит постулату детерминированности классической физики. Физики классического периода, мышление которых формировалось грандиозными успехами небесной механики в ХУИ-ХУШ вв., глубоко верили в этот постулат (среди них — величайший физик XX в. Альберт Эйнштейн). Однако изучение микромира заставляет отказаться, казалось бы, от очевидного. Выдающаяся роль в осмыслении квантовых явлений микромира и в формировании мышления нового типа принадлежит Нильсу Бору. Самое главное, что отличает неклассическую парадигму от классической, — это принципиально иное понимание случайного в природе. Если в классической физике причинность понималась как наличие однозначной связи между явлениями, то в рамках неклассической физики причинность и закономерность проявляются в вероятностной форме в виде статистических законов, которые соответствуют более глубокому уровню познания природных явлений и процессов.

Кроме того, картина мира в неклассическом подходе включает в себя наблюдателя, от влияния которого зависят наблюдаемые эффекты. Далее, классическая физика исходила из постулата измеримости физических характеристик объектов с любой степенью точности; в то же время квантовая механика показала наличие принципиальных ограничений, которые природа накладывает на некоторые величины (например, координаты и импульс частицы). Принципиальная неопределенность некоторых величин является следствием применения классических понятий к описанию неклассических объектов, при этом квантовая природа микрообъектов дополнительна их классическому описанию.

Следует подчеркнуть, что классическая методология не утратила своего значения в современной науке: существует множество природных явлений, для изучения которых классические подходы остаются приемлемыми. Однако большинство явлений, связанных с человеком и обществом, требует неклассических подходов.

В заключение темы отметим, что в методологии современного естествознания наблюдается формирование уже следующего этапа, названного постнеклассическим. Его становление связано с тем, что изучение сложных систем (как природных, так и общественных) требует учета огромного количества существующих в них взаимосвязей, а также их предыстории. Понять природу такого объекта можно лишь в его эволюционном развитии.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >