CC BY
4
УДК 530.145:11
ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
Е.Ю. Зырянов, Е.А. Рожкова Научный руководитель - Д. Е. Григоренко
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: zyrianov.evgeny@yandex.ru
Данная статья содержит информацию об интерпретации квантовой механики и её связи с философскими проблемами, а также об её классификации и о эмпирических данных в физике.
Ключевые слова: философия, квантовая механика, частица, физика.
PHILOSOPHICAL PROBLEMS OF QUANTUM MECHANICS
E.Y. Zyryanov, E. A. Rozhkova Scientific supervisor - D. E. Grigorenko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: zyrianov.evgeny@yandex.ru
This article contains information about the interpretation of quantum mechanics and its connection with philosophical problems, as well as about its classification and empirical data in physics.
Key words: philosophy, quantum mechanics, particle, physics.
Большая часть философской литературы, связанной с квантовой теорией, сосредоточена на проблеме того, что люди задаются вопросом: «следует ли нам интерпретировать теорию как подходящее расширение или пересмотр ее в реалистичных терминах, и если да, то как это следует сделать». Различные подходы к так называемой "проблеме измерения" предлагают различные ответы на эти вопросы. В основной части современной физики, среди физиков или философов физики нет единого мнения по вопросу о том, когда будет, эмпирический успех, и будет ли он вовсе, в квантовой теории и как это скажется на физическом мире. Это дает начало сборнику философских вопросов, известному как "интерпретация квантовой механики".
Центральным вопросом в интерпретации квантовой механики остается вопрос, как именно следует ли рассматривать квантовые состояния. Как представляющие что-либо в физической реальности? Если на этот вопрос ответить утвердительно, то возникают новые вопросы, а именно: какую физическую реальность представляет квантовое состояние и может ли квантовое состояние в принципе дать исчерпывающий ответ о физической реальности.
В квантовой механике частица рассматривается как непрерывная волна, то есть волновая функция частицы, однако ни ту, ни другую нельзя представить себе классически. Нельзя утверждать, что частица находится в определенной точке пространства, имеет определенный импульс и траекторию. Она может проявлять себя как находящаяся в определенной точке
пространства или имеющая определенный импульс лишь в тот момент, когда производится наблюдение или измерение. Частица в каждый данный момент обладает целым рядом возможных состояний движения, причем эти различные возможности могут осуществляться в момент измерения с некоторыми вероятностями.
Любое чёткое применение квантово-механического формализма обязано отсылаться к экспериментальной схеме. Причина - коллапс волновой функции. Выходит, что волновая функция в суперпозиции сводится к единственному состоянию после контакта с наблюдателем. Отсюда возникает философский вопрос: существует ли то, что никогда не наблюдается?
*
Волновая функция
Положение в пространстве Положение в пространстве
Рис. 1. Экспериментальная схема копенгагенской интерпретации
Настоящая интерпретация развивается в чрезвычайно общей форме, применимой ко всякой измеримой величине; с математической стороны она чрезвычайно изящна и оперирует со всеми средствами линейного анализа: теория функции и собственных значений, разложение в ряды по собственным функциям, матричное исчисление, пространство Гильберта и т. д. При этом неизбежным следствием этого формализма является соотношение неопределенностей Гейзенберга.
Представители "копенгагенской школы" приходят к выводу, что частица не является определенным объектом в пространстве и времени — это всего лишь набор возможностей, связанных с вероятностями. Что касается волновой функции, то даже в большей степени, чем частицы, она теряет свой прежний физический смысл. Это всего лишь представление вероятностей, зависящее от знаний, которыми обладает тот, кто их применяет. Гейзенберг назвал это "измерительной конвергенцией волнового пакета". В то же время исчезает характерное для классической физики понимание детерминизма явлений, основанное на возможности формирования точного представления о физической реальности в пространстве и времени. Это означает, что больше невозможно достоверно предсказать явления, которые произойдут.
Рассмотрим философский аспект этой концепции. Следует отметить, что вышеизложенная интерпретация Гейзенберга не только сводит все физические закономерности к вероятности, но и придает этому понятию смысл, который явился совершенно новым в то время. Если в классических теориях, например таких, как кинетическая теория газов, вероятностные законы рассматривались как результат нашего незнания полностью детерминированных, но
беспорядочных и сложных перемещений огромного числа молекул, то чисто вероятностная трактовка квантовой механики отрицает классическое объяснение вероятностных законов. Вероятностное описание в квантовой механике, по мнению Бора, обусловлено не тем, что мы не знаем скрытых параметров, которыми являются координаты и скорость микрочастицы, а тем, что скрытые параметры, по-видимому, не существуют, так как частица может обнаружиться с определенными координатами или вполне определенной скоростью лишь мимолетно, в момент наблюдения или измерения.
Переходя к анализу вероятностной интерпретации квантовой механики, отметим в первую очередь, что одной из основных идей Бора была идея о том, что квантово-механическое описание свойств микрообъекта должно сочетаться с классическим описанием экспериментальной установки, являющейся средством наблюдения или измерения. С помощью прибора, описываемого классически, мы получаем распределение вероятностей волновой функции для той или иной величины, характеризующей микрообъект. Бор подчеркивает, что "описание экспериментальной установки и регистрация наблюдений всегда должны быть выражены на обычном языке, пользующемся терминологией классической физики". Однако если обратиться к философской трактовке последнего обстоятельства Бором и Гейзенбергом, то сразу же бросается в глаза гипертрофия роли прибора, что неизбежно приводит к недооценке роли абстракции и того отправного момента в материалистической теории познания, что предметом изучения квантовой теории являются объективные, реальные свойства микрообъектов, а не показания приборов, которые только переводят на классический язык с определенной степенью точности качественно и количественно отличные от макромира события в микромире [5].
Хорошо известно, что такие свойства томных объектов, как заряд, масса, спин и законы взаимодействия частиц с внешними полями, совершенно объективны и абсолютно не зависят от средств наблюдения. При этом перечисленные свойства микрообъектов требуют привлечения для своей характеристики новых, квантово-механических понятий. Эта ситуация особенно характерна для задач многих тел. Поэтому показания приборов, вообще говоря, играют важную, но не единственную роль в изучении микроявлений.
Таким образом, исходным пунктом философии науки является "логика научного исследования", которая ищет решение проблем и подкрепления научных теорий, обсуждения исторического развитие научного знания и усложнение проблематики философии науки.
Система взглядов многих учёных формировалась на основе критического осмысления различных подходов к решению эпистемологических проблем, прежде всего, позитивистского подхода. Некоторые философы выделяют главную цель философии как, -изучение роста научного знания. А основной задачей физической науки - реализм, т.е. объективное описание физического мира, в котором мы живем. Критический рационализм и реализм - основные черты философии, которые должны выступать в качестве последнего слова физики и философии науки.
Библиографические ссылки
1. Галиев Р.С. Концепция динамической структуры атома в пространстве потенциальных сфер. 2-е изд., испр. и перераб./ Р.С. Галиев — Мн: Издательский дом «Лира», 2007. — 252 с.
2. Электронная библиотека института философии РАН [Электронный ресурс]. URL: https://iphlib.ru/library/collection/articles/document/HASH54998537b055217d7f56fc (дата обращения: 14.4.2022).
3. Научная электронная библиотека «КиберЛенинка» [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/filosofskie-problemy-kvantovoy-mehaniki-v-trudah-karla-raymunda-poppera/viewer(дата обращения: 14.4.2022).
4. Stanford Encyclopedia of Philosophy [Электронный ресурс]. URL: https://plato. stanford.edu/entries/qt-issues/ (дата обращения: 15.4.2022).
5. Библиотека по физике [Электронный ресурс]. URL: http://physiclib.ru/books/item/ f00/s00/z0000018/st007.shtml (дата обращения: 15.4.2022).
6. ResearchGate [Электронный ресурс] .URL: https://www.researchgate.net/publication/ 329452760_Problems_of_Quantum_Mechanics_A_Natural_Philosophical_Critique (дата обращения: 15.4.2022).
© Зырянов Е Ю., Рожкова Е.А., 2022
