CC BY
17
появления некоторого эффекта Е? Единственная возможность соответствует варианту, когда один набор, скажем Cmac, является частью другого Ст1с (или наоборот). Поскольку сами по себе свойства не могут состоять в отношении «часть-целое», то следует более строгое утверждение: или случай свойства с некоторым микроскопическим распределением тепла является частью соответствующего свойства с макроскопическим тепловым распределением, или наоборот.
Профиль макроскопической теплопроводности стержня является как необходимым, так и достаточным условием для макроскопического температурного распределения. Это похоже на своего рода метафизическое преимущество распределения макропроводимости над микропроводимостью. Его можно использовать для того, чтобы показать, что причина должна быть необходимой и достаточной, т.е. «быть соразмерной» (или «пропорциональной») по отношению к своему следствию. Таким образом, проблема причинной конкуренции может быть решена без отказа от причинной эффективности макро-структурных свойств, если понимать макроструктурные свойства как проявления микроструктурных свойств. Частичная связь между обоими видами свойств может быть представлена в рамках теории возмущения.
Е.В.Иванова, В.А.Яковлев
2005.03.011. МАТЦКИН А., НЮРОК В. БОМОВСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ: ЛОВУШКА ДЛЯ РЕАЛИЗМА. MATZKIN A., NUROCK V. The Bohmian Interpretation of quantum mechanics: A pitfall for realism. - Mode of access: http://www.Quant-ph/0110148. - (2004, 20 Feb. - Vol.1).
А.Матцкин (лаборатория спектрометрии Гренобльского университета, Франция) и В.Нюрок (философский факультет Сорбонны, Париж-X, Франция) обсуждают проблематику реалистической проекции активно обсуждаемой в последнее время бомовской интерпретации квантовой механики (КМ). КМ, считают авторы, является наиболее успешной на данный момент научной теорией в плане предсказательных возможностей. В силу этого от нее можно было бы ожидать, что она укрепит следующие основные положения научного реализма:
1) научные теории относятся к реальности, независимой от разума;
2) определенные термины в научных теориях относятся к особенно-
стям реальных сущностей; 3) наука дает до некоторой степени точную картину реальности.
Однако с самого своего появления КМ инициировала резкую критику научного реализма, из чего можно предположить, что проблема скрывается либо в нашем понимании реализма, либо в нынешней форме КМ. Первая возможность ведет к тому, что КМ становится орудием эмпирического опровержения «грубого» (rebuttal) реализма, так как в вокруг нее нет общего согласия о том, что значат основные теоретические понятия и к чему они относятся, а также потому, что большинство свойств физических сущностей являются контекстуально зависимыми, нелокализованными и неопределенными до их измерения. Из второй возможности вытекает необходимость поиска новой теории, оперирующей с квантово-механическими явлениями и совместимой с реализмом. Новая теория не должна противоречить имеющейся совокупности предсказаний, которые следуют из существующей КМ.
Имеющиеся нововведения в малой степени затрагивают формализм, касаясь, в основном, интерпретаций. Единственной разработанной теорией, из которой вытекают предсказания КМ, является бо-мовская механика (БМ), построенная на концепции Л. де Бройля и Д.Бома. БМ претендует на объективное описание процессов в квантовой системе и позволяет причинно описать результаты измерений. Таким образом, БМ претендует на то, чтобы быть реалистической теорией квантовых процессов. Действительно ли это так? Совместима ли БМ с представлениями научного реализма?
Авторы излагают основные понятия, используемые в БМ, а также интерпретацию этих понятий. Понятие вектора состояния |у>, который представляет собой решение уравнения Шрёдингера, является основным, как и в стандартной КМ. Вектор состояния позволяет получить все физические предсказания о квантовой системе. Однако БМ своеобразно интерпретирует |у>, рассматривая его в качестве конфигурации пространства. Так, для системы, состоящей из n частиц, |у> является областью комплексных чисел в пространстве размерности 3n Каждая из n частиц, составляющих систему, в каждый момент и в каждой точке пространства имеет определенные положение и скорость, которые зависят от |у> и начального положения всех других частиц. Это ведет к появлению так называемого «квантового потенциала», который, как и классический потенциал, определяет ускорение частиц. Разложение вектора состояния дает плотность (а не
амплитуду) вероятности нахождения частиц в бесконечно малой окрестности координат.
В соответствии с БМ и волна, и частица существуют объективно. Волна считается реальным физическим полем, хотя оно определено не в обычном четырехмерном пространстве-времени, а в многомерном конфигурационном пространстве. Эта волна направляет движение частиц. Управляющая волна, или, как ее назвал Л. Де Бройль, «волна-пилот», выполняет эту роль посредством квантового потенциала. В результате закон движения для частицы имеет схожую форму со вторым законом Ньютона, но отличие состоит в том, что полный потенциал включает в дополнение к классическому потенциалу еще и квантовый потенциал. Наличие квантового потенциала означает, что частица может быть ускорена даже в отсутствии классических сил. Более того, квантовый потенциал может нейтрализовать классический, «обнуляя» ускорение частицы, ожидаемое из классических соображений. Квантовый потенциал зависит от волны (действующей на квантово-механическом уровне), которая определяется системой в целом. В целом же траектория отдельной частицы зависит от: 1) экспериментальной установки (включая ее части, которые, с классической точки зрения, являются достаточно удаленными от частицы, чтобы не влиять на ее динамику); 2) траекторий (а значит, и от начальных условий) всех других частиц (каким бы ни было их удаление друг от друга). Движение частиц зависит от формы волновой функции |у> (а не от ее интенсивности), но частицы никак не влияют на волну. Существуют порции волн, не имеющие частиц, в то время как частица не может быть без волны. Интерференция и суперпозиция -наиболее известные квантовые явления - зависят только от свойств волны. Важность корпускулярных свойств проявляется в измерительном процессе, так как в соответствии с БМ частицы - это сущности, регистрируемые в экспериментах. Они являются «непосредственно ощущаемой «реальностью».
Однако в БМ из постулирования частиц и их траекторий не следует каких-либо новых физических предсказаний, не вытекающих из стандартной КМ, поскольку свойства индивидуальной частицы не могут быть измерены. Предсказаны могут быть только среднестатистические величины. Поэтому существует мнение, что невозможно поставить эксперимент, отличающий БМ от КМ, и таким образом подтвердить причинные предположения БМ.
Научный реалист, занимающий компромиссную позицию среди сторонников различных трактовок реализма, признает, что научные теории представляют собой нечто большее, чем просто удобный инструмент для предсказаний: они говорят кое-что и о сущности мира, независимого от нас и наших знаний о нем. Он избегает утверждений об абсолютной истинности отдельной теории, допуская преемственную смену теорий. Достоверность теории зависит от результатов наблюдения. Но для объяснения наблюдения всегда необходимы разновидности теории и при этом всегда могут быть выдвинуты вспомогательные гипотезы, влияющие на интерпретацию наблюдений. С позиций реализма, допустимы только те вспомогательные гипотезы, которые более глубоко раскрывают суть теории.
БМ предлагает логически последовательную и правдоподобную онтологию «объективной реальности отдельных микрообъектов», поскольку она: 1) включает в себя онтологические предположения классической физики; 2) допускает, что концепции причинности, континуальности и (до некоторой степени) локальности по-прежнему действенны в области квантовой физики; 3) настаивает на лучшем понимании и объяснении физических явлений, особенно по сравнению с общепринятой интерпретацией; 4) избавлена от таких парадоксов реальности, как «многомировая интерпретация»; 5) дает объяснение определенных проблем измерения и объяснение того, как описание классического мира вытекает из КМ; 6) позволяет четко разделять онтологию и эпистемологию; 7) позволяет соотнести реальность с теоретическими понятиями и поддерживает корреспондентную теорию истины.
Эти аргументы имеют преимущество в отношении проецирования на квантовый уровень точки зрения «классического» реалиста. Однако из этого не следует, что БМ полностью совместима с реализмом. Дело в том, что в рамках БМ возникают новые проблемы. Например, характерные для БМ траектории имеют природу, отличную от классических траекторий, детекторы могут регистрировать «неправильно» (имеется в виду, что в экспериментальной установке детектор может сработать даже тогда, когда через него не проходила бомовская траектория), пустые волны могут проявлять активность и др. Это не истолковывается как противоречивость или нелогичность БМ, но приводит к точке зрения, что применение БМ к определенным физическим ситуациям не объединяет классическую и квантовую об-
ласти, что должно следовать из утверждений о преимуществах БМ. Достоверность таких принципов, как причинность или объяснительная способность, оказывается более ограниченной, чем можно было бы ожидать от БМ. Бомовские траектории радикально отличаются от траекторий классической механики. Их неклассическое поведение остается и в классическом пределе, нарушая соответствие между квантовым гамильтонианом и его классическим аналогом. Не обеспечивая понимание классического поведения систем, БМ встречает новые проблемы в вопросе существования классических траекторий. Примеры с «обманутыми» (fooled) детекторами в интерферометре указывают на нелокальность в БМ даже там, где, с позиций КМ (как и классической механики), достаточно просто локального взаимодействия. Все эти проблемы ставят под сомнение предполагаемые преимущества использования БМ как реалистической интерпретации процессов на квантовом уровне.
Главной проблемой принятия интерпретации де Бройля - Бома как реалистического толкования квантово-механических явлений является то, что БМ не раскрывает новых взглядов на природу квантовой реальности. В лучшем случае, БМ может воспроизвести предсказания стандартной КМ, но она не может сформулировать каких-либо новых предсказаний.
Для объяснения процессов квантового мира БМ постулирует определенные онтологические утверждения, в частности о существовании частиц и волн, причем волна находится в конфигурационном пространстве и управляет частицами, но при этом не указывается, каким именно образом это происходит. Эти утверждения принимаются произвольно и, в сущности, ничем не подтверждены. Вся ситуация мало походит на позицию, совместимую с взглядами научного реализма, а именно с тем, что теории должны достоверно говорить нам о мире, а не просто пытаться «задним числом» объяснить экспериментальные результаты. Это означает, что любое реалистическое толкование: 1) нуждается в подтверждениях своей соотнесенности с реальностью; 2) должно накладывать запрет на введение вспомогательных гипотез так, чтобы получаемая эмпирическая эквивалентность не обернулась дилеммой недоопределенности. Дилемма недоопределен-ности заключается в эмпирической неразличимости теорий, в данном случае БМ и стандартной КМ.
Кроме того, если не налагается ограничений на введение гипотез ad hoc, не имеющих под собой эмпирической основы, то результатом этого будет появление многообразия совершенно различных истолкований реальности. В силу этого будут появляться более или менее реалистические интерпретации, а выбор той или иной из них будет являться делом вкуса, практической потребности, философского предпочтения и пр. При этом в силу наличия эмпирической эквивалентности всех интерпретаций нельзя будет утверждать, что какая-то из них является достоверной.
В итоге, считают авторы, БМ не может быть принята в качестве «противоядия» (antidote) против антиреализма в КМ, поскольку она сама основывается на антиреалистической аргументации для оправдания своей позиции как достоверной интерпретации микрофизических явлений. «Это - ловушка (pitfall) для реализма».
А.В.Тимохин, В.А.Яковлев
