CC BY
142
МЫСЛИТЕЛИ ПРОШЛОГО И НАСТОЯЩЕГО
3
Вестник Челябинского государственного университета. 2019. № 8 (430). Философские науки. Вып. 53. С. 102—107.
УДК 167.7 ББК 87.2
DOI 10.24411/1994-2796-2019-10817
Квантовая механика Карло Ровелли и контекстуальный реализм
И. Е. Прись
Институт философии Национальной академии наук Беларуси, Минск, Беларусь
Автор предлагает контекстуальную реалистическую трактовку реляционной квантовой механики Карло Ровелли. Принципиальным моментом является правильное понимание концепта реальности и принятие во внимание категориального различия между идеальным и реальным. Сознание наблюдателя в рамках нашей трактовки не играет никакой метафизической роли. Контекстуальный реализм позволяет избавиться от метафизических проблем, с которыми сталкиваются различные интерпретации квантовой механики, в том числе и реляционная.
Ключевые слова: реляционная квантовая механика, контекстуальный реализм, витгенштейновское правило, квантовая корреляция, квантовая проблема измерения.
1. Квантовая механика как витгенштейновское правило
Развиваемая с 1996 г. Карло Ровелли реляционная интерпретация квантовой механики позиционируется им как реалистическая в ослабленном смысле (хотя существуют неокантианская, эм-пиристская и структуралистская интерпретации этой интерпретации): реальные квантовое состояние и значения квантовых физических величин существуют лишь для (относительно) «наблюдателя», взаимодействующего во время наблюдения с наблюдаемой квантовой системой. Роль наблюдателя играет любая физическая система, взаимодействующая с наблюдаемой системой [17—18].
Интерпретация Ровелли тесно связана с интерпретацией квантовой механики на языке теории информации. Можно также установить связи между ней и «модальным реализмом подстановки» Мишеля Битболя [10—11]. Наша собственная интерпретация является реалистической и контекстуальной в смысле второй философии Витгенштейна [2; 5]. Она во многом согласуется с контекстуальным реализмом Жослена Бенуа и подходом Битболя [7—11]1.
1 Битболь, например, считает, что формализм квантовой механики можно вывести из двух фундаменталь-
В рамках нашей интерпретации всякая устоявшаяся и проверенная на опыте теория, в том числе и квантовая механика, имеет область своей применимости, в пределах которой она по самому своему предназначению, как правило, дает истину и знание, универсальна. Говорить об универсальности квантовой механики можно лишь в этом — тавтологическом — смысле. Вне области применимости теория, строго говоря, не имеет смысла. Говоря по-другому, устоявшаяся теория приобретает логический статус правила/ нормы для измерения реальности. Как следствие, по определению она не может быть фальсифицируема [2]2.
ных гипотез: контекстуальности (относительности) детерминаций, и инваринтности символа, предназначенного для предсказания их экспериментальных значений в разных контекстах. Такой вывод позволяет сделать квантовую механику понятной [11, р. 261].
2 Это не означает, что она не может быть «фальсифицируема» с точки зрения более общей теории, например, квантовой теории поля. Подобным же образом специальная теория относительности Эйнштейна и нерелятивистская квантовая механика «фальсифицируют» механику Ньютона, которая с их точки зрения (в их области определения) оказывается либо приближен-
Конкретная применимость всякой теории, включая квантовую механику, зависит от контекста, причем как в широком смысле — теория применима лишь в области своей применимости (это тавтология), так и в узком смысле — каждое конкретное применение теории в области своей применимости требует принятия во внимание конкретных условий (контекста). Понятие контекста подразумевает понятие нормы, имплицитной или эксплицитной в данном контексте. И наоборот: если есть норма, то есть и ее применения в контексте. Теория, как уже сказано выше, и играет роль нормы (правила), укорененной в реальности. Такая норма есть правило в смысле позднего Витгенштейна. Поэтому мы говорим о ней как о вит-генштейновском правиле [1; 2; 5—6].
Проблема применения нормы/правила в контексте — витгенштейновская проблема следования правилу. Структура этой проблемы и есть структура контекстуального реализма. Ее инстан-циациями являются проблема измерения в квантовой механике, трудная проблема в философии сознания, установленная Геделем проблема неполноты математики и другие, между которыми имеется, таким образом, семейное сходство.
Провал между правилом (нормой) и его применением в рамках «формы жизни» и в контексте — «языковой игрой» — логический, а не субстанциальный. Это провал между категориями идеального, к которой относятся нормы, правила, концепты и реального, к которой относятся применения норм, правил, концептов1. Он изначально закрыт в рамках корректного применения витгенштейновского, то есть в рамках аутентичной (устоявшейся или имеющей обоснование постфактум) языковой игры [2—3; 5].
Наша интерпретация объясняет ЭПР-парадокс без привлечения гипотезы о нелокальности квантовой механики. Причина квантовых корреляций — запутанная волновая функция. Коррелирующие квантовые события не автономны, а определены в контексте их наблюдения. Независимо от средств их идентификации нет никаких событий. Редукция волновой функции в «процессе измерения» не реальный физический процесс, требующий своего объяснения, а переход в контекст измерения конкретного значения физи-
ной, либо ложной (а, строго говоря, бессмысленной) теорией. В то же время в области своей применимости последнюю следует рассматривать как истинную, причем как в эпистемическом (эмпирическом) смысле, так и логическом.
1 Различие между категориями идеального и реального, которое метафизика игнорирует, лежит в основе реалистического подхода Ж. Бенуа [7—9].
ческой величины. Соответственно, измерение — не физическое взаимодействие, приводящее к изменению состояния системы, а идентификация контекстуальной физической реальности. То есть в известном смысле при измерении в контексте идентифицируется именно тот срез реальности, где имеет место (квантовая) корреляция. Как элементы реальности коррелирующие события не возникают; они есть. Возникает лишь их идентификация.
Наша интерпретация позволяет контекстуали-зировать (и тем самым демистифицировать) интерпретацию Эверетта, вводящую в рассмотрение все возможные контексты. Это значит, что если интерпретацию Эверетта понимать в смысле чисто теоретическом, — в смысле введения правила для измерения квантовой реальности, — интерпретация допустима. Субстанциализация правила, однако, приводит к метафизической многомировой интерпретации, которая проблематична [4]. Кит Файн, возможно, сказал бы, что в этом случае реальность фрагментирована [15]. В рамках метафизического представления фрагментация выглядит как множественность не взаимодействующих («параллельных») миров. Но, на наш взгляд, правильнее говорить, что реальность контекстуальна.
Проблема измерения, или проблема применения квантовой теории к реальности, возникает в результате смешения категорий идеального, к которой относится теория, и реального, к которой относится ее применение. Она устраняется логически. Проблема, как уже было сказано выше, — инстанциация витгенштейновской проблемы следования правилу. Роль витгенштейновского правила (нормы), «измеряющего» физическую реальность в рамках языковой игры его применения, играет квантовая теория.
2. О контекстуальной «демократизация» копенгагенской интерпретации
Копенгагенская интерпретация квантовой механики сформулирована на языке, содержащим ссылку на наблюдателя: квантовое событие не просто имеет место; оно имеет место для «наблюдателя», роль которого играет макроскопическая система. Предполагается, таким образом, существование привилегированной системы: классического (макроскопического) наблюдателя, не подчиняющегося квантовым законам.
На наш взгляд, здесь есть значительная доля истины: наблюдатель (если это действительно наблюдатель) и наблюдаемое (если это действительно наблюдаемое) относятся к разным категориям. При этом статусы «наблюдатель» и «наблюдаемая система» приписываются в контексте.
Уже для Бора эпистемическая (но не онтологическая) граница между наблюдаемой системой и наблюдателем зависит от контекста. На наш взгляд, однако, можно сделать более сильное утверждение: наблюдатель и наблюдаемая система могут менять свой статус. Наблюдатель может стать наблюдаемым. И наоборот. В этом смысле все физические системы равноправны, и не существует привилегированного наблюдателя. Но в то же время всегда существует указанное категориальное различие, о чем забывает Ровелли.
С Ровелли можно согласиться в том, что нет нужды вводить субъективные состояния сознания, так как любая физическая система может играть роль наблюдателя. Он призывает отказаться от этой исключительности и осознать, что любая физическая система может играть роль копенгагенского наблюдателя: «Реляционная квантовая механика — копенгагенская квантовая механика, сделанная более демократической, благодаря трактовке всех физических систем на равной ноге» [18].
Подобно Ровелли, мы возвращаемся к копенгагенской интерпретации и утверждаем, что она должна быть правильно понята, скорректирована. Более поздние интерпретации во многом оказались хуже, чем оригинальная интерпретация отцов-основателей квантовой физики (хотя, следует заметить, у них были разные взгляды и термин «копенгагенская интерпретация» характеризует положение дел лишь приближенно). При этом, в отличие от Ровелли, мы принимаем категориальное различие между идеальным наблюдателем (теорией как нормой, концептами) и реальной (наблюдаемой) системой (применением теории, реальным объектом). Это позволяет избавиться от метафизических проблем, с которыми сталкиваются различные интерпретации квантовой механики, включая реляционную и так называемый кьюбизм (QBism)1.
1 Согласно кьюбизму — разновидности квантового байесианизма, правило Борна и квантовая теория имеют нормативный, а не дескриптивный характер; они не описания объективной реальности, существующей независимо от субъекта и употребления теоретического языка [15—16]. В этом определенное сходство с нашим подходом, согласно которому квантовая теория — витгенштейновская норма (правило) [1—2]. Кьюбизм, однако, трактует квантовое измерение как взаимодействие субъекта с квантовой системой, позволяющее субъекту воздействовать на реальность. При этом измеряется лишь результат взаимодействия, а не независимая от субъекта реальность. Это скорее идеалистический, а не реалистический, подход.
3. О квантовых явлении и наблюдателе
Предлагаемый нами возврат к копенгагенской интерпретации, скорректированной в рамках контекстуального реализма, можно сравнить с возвратом к логике явления.
Понятие явления (феномена) ввел Платон. И он открыл, что всякое явление имеет нормативную структуру: явление предполагает различие между видимостью и реальностью. Видимость может соответствовать реальности или нет. Другими словами, явление предполагает суждение в соответствии с нормой (правилами, концептами), которое делает «классический» субъект. Если суждение корректное, видимость соответствует реальности.
Аристотель развил понятие явления. Для него явление является кому-то, в некоторый момент времени, некоторым образом и при некоторых условиях.
Как показывает Ж. Бенуа, в истории философии понятие явления подверглось деформациям, усечениям и (в феноменологии XX в.) абсолютизации и натурализации. Например, для Канта, так же как и для Платона, явление есть то, что вовсе не находится в объекте самом по себе, а всегда встречается в его отношении к субъекту и неотделимо от представления о нем. Явление у Канта также имеет причину. Но эта причина — непознаваемая вещь в себе. Бенуа характеризует кантовское явление как «явление без рук». У Огюста Комта явление вообще не имеет причины. Это, употребляя выражение Ж. Бенуа, «явление-сирота». И так далее. (Подробнее см. [7].)
Правильное платоново-аристотелевское понимание понятия «явление» необходимо для правильного понимания понятия «квантовое явление». В рамках нашей витгенштейновской терминологии явление — регулируемая нормой/ правилом «языковая игра», в рамках которой идентифицируется реальный объект [5]. Квантовое явление — идентификация квантового объекта в широком смысле (например, квантовой корреляции) при помощи квантовой теории, которую применяет классический субъект в классическом пространстве-времени. Приготовление экспериментальной ситуации является частью применения теории.
Согласно неокантианской точке зрения Нильса Бора, употребление классической терминологии в описании квантовых экспериментов и результатов наблюдений неустранимо, поскольку такое описание предполагает описание измеряющего устройства, включая его расположение в пространстве и функционирование во времени [12; 13, р. 39]. Наша неметафизическая реалистиче-
ская точка зрения не противоречит точке зрения Бора и превосходит ее. Боровское понятие квантового опыта, «эксперимента», в котором участвует наблюдатель, мы трактуем как квантовое явление, применение теории к реальности, языковую игру. При этом квантовый «наблюдатель» не субъективное сознание; он относится к логике явления [6].
4. Заключение
Квантовая теория и закон квантовой вероятности не описывают независимую от них автономную определенную реальность. Соответствие между ними можно сравнить с соответствием между правилом приготовления жаркого и приготовленным жарким (пример правил этого типа приводит Витгенштейн, чтобы указать на грамматическое различие между чисто инструментальными правилами типа правил игры в шахматы и, скажет так, реальными правилами, то есть правилами, укорененными в реальности (см. манускрипт 160 в [19])).
Таким образом, волновая функция не буквально отражает «внешнюю реальность», но и не толь-
ко предсказательный математический инструмент. Например, она может рассматриваться как причина квантовых корреляций, реальность которых контекстуальна.
Редукция волновой функции не реальный физический процесс. И не существует автономного квантового события, отличного от факта его представления. Неверно думать, что в результате измерения физической величины, независимо от формализма квантовой механики, что-то происходит, а затем мы выражаем это на языке теории. Независимо от средств идентификации ничего не происходит, не является. Таким образом, классический дуализм события и факта (описывающего событие) отвергается.
Для устранения метафизических и концептуальных проблем квантовой механики необходимо принять во внимание логическое различие, логический «провал» между правилом (теорией, эволюцией волновой функции) и его реальным применением. Квантовая проблема измерения и другие проблемы квантовой физики возникают в результате смешения категорий идеального и реального.
Список литературы
1. Прись, И. Е. О смысле принципа соответствия и единства физики / И. Е. Прись // ANALYTICA. — 2012. — № 6. — С. 18—35.
2. Прись, И. Е. Философия физики Вернера Гайзенберга и его понятие замкнутой теории в свете позднего Виттгенштайна / И. Е. Прись // Философская мысль. — 2014. — № 8. — С. 25—71.
3. Прись, И. Е. Квантовая феноменология Хайдеггера / И. Е. Прись // Философская мысль. — 2014. — № 4. — С. 46—67.
4. Прись, И. Е. Виттгенштайновская демистификация эвереттовской интерпретации квантовой механики / И. Е. Прись // Философия науки. — 2016. — Т. 68, № 1. — С. 54—85.
5. Прись, И. Е. Контекстуальный реализм в физике / И. Е. Прись // Философские исследования. — 2018. — Вып. 5. — С. 250—264.
6. Прись, И. Е. Природа и сознание / И. Е. Прись // Вестник Челябинского государственного университета. — 2018. — № 9 (419). — P. 18—23.
7. Benoist, J. Logique du phénomène / J. Benoist. — Paris : Hermann, 2016.
8. Benoist, J. L'adresse du reel / J. Benoist. — Vrin, 2017.
9. Réalismes anciens et nouveaux / ed. J. Benoist. — Paris, Vrin, 2018.
10. Bitbol, M. La Pratique des Possibles, une lecture pragmatiste et modale de la mécanique quantique / M. Bitbol. — Paris : Hermann, 2015.
11. Bitbol, M. Maintenant la finitude / M. Bitbol. — Paris : Flammarion, 2019.
12. Bohr, N. Letter to E. Schrodinger dated 26 October 1935 / N. Bohr: Collected Works. Vol. 7. Foundations of Quantum Physics II (1933—1958) / ed. J. Kalckar. — Elsevier, Amsterdam, 1935. P. 511—512.
13. Bohr, N. Discussion with Einstein on epistemological problems in atomic physics / N. Bohr // Atomic Physics and Human Knowledge. — Dover, New York, 1949. P. 32—66.
14. Tense and reality // Modality and tense: philosophical papers / ed. K. Fine. — Oxford : Oxford University Press, 2005. — P. 261—320.
15. Fuchs, C. A. QBism: Quantum Theory as a Hero's Handbook / C. A. Fuchs, C. S. Blake. — URL: https://arxiv.org/abs/1612.07308 (accessed: 12.08.2019).
16. Fuchs C. A. Notwithstanding Bohr, the Reasons for QBism / C. A. Fuchs. — URL: https://arxiv.org/ abs/1705.03483 (accessed: 12.08.2019).
17. Rovelli C. Relational quantum mechanics / C. Rovelli // International Journal of Theoretical Physics, 1996. — Vol. 35. — № 8. — P. 1637—1678.
18. Rovelli, C. Space is blue and birds fly through it / C. Rovelli // Philosophical Transactions of the Royal Society A. — 2018. — № 376.
19. Wittgenstein, L. Wittgensteins Nachlass / L. Wittgenstein. — Charlottesville : InteLex, 2003.
Сведения об авторе
Прись Игорь Евгеньевич — доктор философии (Франция), канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник Института философии Национальной академии наук Беларуси, Минск, Беларусь. frigpr@ gmail.com
Bulletin of Chelyabinsk State University. 2019. No. 8 (430). Philosophy Sciences. Iss. 53. Pp. 102—107.
Carlo Rovelli's quantum mechanics and contextual realism
I.E. Pris'
Institute ofphilosophy of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Belarus.
rigpr@gmail. com
We suggest a contextual realist interpretation of relational quantum mechanics of Carlo Rovelli. The principal point is a correct understanding of the concept of reality and taking into account the categorical distinction between the ideal and the real. Within our interpretation, consciousness of the observer does not play any metaphysical role. The proposed approach can also be understood as a return to the Copenhagen interpretation of quantum mechanics, corrected within the framework of contextual realism. The contextual realism allows one to get rid of the metaphysical problems encountered by various interpretations of quantum mechanics, including the relational one.
Keywords: relational quantum mechanics, contextual realism, Wittgensteinian rule, quantum correlation, quantum measurement problem.
References
1. Pris' I.E. О smysle printsipov sootvetstviya i edinstva fiziki [On the meaning of the correspondence principle and the principle of physics unity]. ANALYTICA, 2012, no. 6, pp. 18—35. (In Russ.).
2. Pris' I.E. Filosofia fiziki Vernera Gaizenberga i ego ponyatie zamknutoy teorii v svete pozdnego Vitgen-shtayna [Werner Heisenberg's philosophy of physics and his concept of a closed theory in the light of the late Wittgenstein]. Filosofskaya mysl' [Philosophical Thought], 2014, no. 8, pp. 25—71. (In Russ.).
3. Pris' I. E. Kvantovaya fenomenologia Chaidegera [Heidegger's quantum phenomenology]. Filosofskaya mysl' [Philosophical Thought], 2014, no. 4, pp. 46—67. (In Russ.).
4. Pris' I. E. Vitgenstainovskaya demistifikazia everetovskoi interpretazii kvantovoi mechaniki [Wittgen-steinian demystification of the Everett interpretation of quantum mechanics]. Filosofia nauki [Philosophy of science], 2016, vol. 68., no. 1, pp. 54—85. (In Russ.).
5. Pris' I. E. Kontekstualny realism v fizike [Contextual realism in physics]. Filosofskie issledovania [Philosophical investigations], 2018, iss. 5, iss. 250—264. (In Russ.).
6. Pris' I. E. Priroda i soznanie [Nature and consciousness]. Vestnik chelyabinskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Chelyabinsk State University], 2018, no. 9 (419), pp. 18—23.
7. Benoist J. Logique du phénomène. Paris, Hermann Publ., 2016. (In France).
8. Benoist J. L'adresse du reel. — Vrin, 2017. (In France).
9. Réalismes anciens et nouveaux. — Paris, Vrin, 2018. (In France).
10. Bitbol M. La Pratique des Possibles, une lecture pragmatiste et modale de la mécanique quantique. Paris: Hermann, 2015. (In France).
11. Bitbol M. Maintenant la finitude. Paris, Flammarion Publ., 2019. (In France).
12. Bohr N. Letter to E. Schrodinger dated 26 October 1935. Collected Works. Vol. 7. Foundations of Quantum Physics II (1933—1958). Elsevier, Amsterdam, 1935. Pp. 511—512. (In Germ.).
13. Bohr N. Discussion with Einstein on epistemological problems in atomic physics. Atomic Physics and Human Knowledge. Dover, New York, 1949.Pp. 32—66. (In Germ.).
14. Tense and reality. Modality and tense: philosophical papers. Oxford, Oxford University Press Publ., 2005. Pp. 261—320.
15. Fuchs C.A., Blake C.S. QBism: Quantum Theory as a Hero's Handbook. Available at: https://arxiv.org/ abs/1612.07308, accesed 12.08.2019.
16. Fuchs C.A. Notwithstanding Bohr, the Reasons for QBism. Available at: https://arxiv.org/abs/1705.03483, accessed 12.08.2019.
17. Rovelli C. Relational quantum mechanics. International Journal of Theoretical Physics, 1996, vol. 35, no. 8, pp. 1637—1678.
18. Rovelli C. Space is blue and birds fly through it. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 2018, no. 376.
19. Wittgenstein L. Wittgensteins Nachlass. Charlottesville, InteLex Publ., 2003.
