151695 (Концепція невизначеності квантової механіки), страница 2

Таким чином, принцип невизначеності постулює:

Неможливо з однаковою точністю визначити й положення, і імпульс мікрочастинки. Добуток їхніх неточностей не повинне перевищувати постійну Планка.

На практиці, звичайно, неточності виміру бувають значно більше, ніж той мінімум, що пропонує принцип невизначеності, але мова йде про принципову сторону справи. Границі, які встановлюються цим принципом, не можуть бути переборені шляхом удосконалювання засобів виміру. Тому принцип невизначеності, принаймні в цей час, уважається фундаментальним положенням квантової механіки й неявно фігурує в ній у всіх міркуваннях. Теоретично не виключається можливість відхилення цього принципу й відповідно зміни пов'язаних з ним законів квантової механіки, але в цей час він уважається загальновизнаним.

Із принципу невизначеності безпосередньо треба, що цілком можливо здійснити експеримент, за допомогою якого можна з великою точністю визначити положення мікрочастинки, але в такому випадку її імпульс буде визначений неточно. Навпаки, якщо імпульс буде визначений з можливим ступенем точності, тоді її положення стане відомим недостатньо точно.

У квантовій механіці будь-який стан системи описується за допомогою так званої «хвильової функції», але на відміну від класичної механіки ця функція визначає параметри її майбутнього стану не вірогідно, а лише з тим або іншим ступенем імовірності. Це означає, що для того або іншого параметра системи хвильова функція дає лише імовірнісні пророкування. Наприклад, майбутнє положення якої-небудь частки системи буде визначено лише в деякому інтервалі значень, точніше кажучи, для неї буде відомо лише імовірнісний розподіл значень.

Таким чином, квантова теорія фундаментально відрізняється від класичної тем, що її пророкування мають лише імовірнісний характер і тому вона не забезпечує точних пророкувань, до яким ми звикли в класичній механіці. Саме ця невизначеність і неточність її пророкувань найбільше викликає спори серед учених, деякі з яких стали у зв'язку із цим говорити про індетермінізм квантової механіки. (Докладніше про це див. наступну главу). Відзначимо, що представники колишньої, класичної фізики були переконані, що в міру розвитку науки й удосконалювання вимірювальної техніки закони науки стануть усе більше точними й достовірними. Тому вони вірили, що ніякої межі для точності пророкувань не існує. Принцип невизначеності, що лежить в основі квантової механіки, у корені підірвав цю віру.

Філософські висновки із квантової механіки

Принцип невизначеності, як неважко помітити, тісно пов'язаний з такою фундаментальною проблемою наукового пізнання, як взаємодія об'єкта й суб'єкта, що має філософський характер. Що нового дає квантова механіка для її розуміння? Насамперед, вона ясно показує, що суб'єкт, тобто фізик, що досліджує мир дрібних часток матерії, не може не впливати своїми приладами й вимірювальними пристроями на ці частки. Класична фізика теж визнавала, що прилади спостереження й виміру роблять свій вплив, що обурює, на досліджувані процеси, але воно було там настільки незначно, що їм можна було зневажити. Зовсім інше положення ми маємо у квантовій механіці, тому що прилади й вимірювальні пристрої, використовувані для вивчення мікрооб'єктів, є макрооб'єктами. Тому вони вносять такі збурювання в рухи мікрочастинок, що в результаті їхні майбутні стани не можна визначити цілком точно й вірогідно. Прагнучи точно визначити один параметр, одержують неточність у вимірі іншого параметра.

Найважливіший філософський висновок із квантової механіки полягає в принциповій невизначеності результатів виміру й, отже, неможливості точного передбачення майбутнього.

Однак звідси зовсім не треба, що пророкування в області мікросвіту зовсім неможливі. Мова йде тільки про те, що впливу приладів спостереження й виміри на дрібні частки матерії позначаються на їхньому поводженні значно сильніше, ніж на поводженні макротіл. Однак навіть в області макросвіту абсолютно точне пророкування здійснити неможливо. Тим більше це стосується недоступного нашим почуттям мікросвіту. Не дивно тому, що після виникнення квантової механіки багато хто заговорили про повну непередбачуваність майбутнього, про «волю волі» електрона й подібних йому часток, про панування випадковості у світі й відсутності в ньому детермінізму.

Класичний і імовірнісний детермінізм

Найбільш ясне й точне формулювання сутності класичного детермінізму належить П. Лапласові, внаслідок чого такий детермінізм часто називають також лапласівським детермінізмом. Дійсно, лапласівський детермінізм ґрунтується на уявленні, відповідно до якого весь навколишній нас мир - це величезна механічна система, початковий стан якої є точно заданим і в якій не робиться ніякого розходження між рухами «найбільших тіл Вселеної й найлегших атомів».

Зрозуміло, Лаплас усвідомлював тім, що така ситуація в реальному світі неможлива й тому вона являє собою ідеалізацію, але в той же час не можна не визнати, що в її основі лежить саме механістичний погляд на мир, відповідно до якого Всесвіт уподібнюється гігантському механізму, всі майбутні стани якого строго детерміновані або визначені його початковим станом.

Головний недолік лапласівського, як і будь-якого іншого механістичного детермінізму, складається насамперед у тім, що він представляє мир, Всесвіт як систему, повністю детерміновану винятково законами механіки. У такому світі не було б нічого невизначеного й випадкового. У зв'язку із цим сама випадковість по суті виключається із природи й суспільства. Починаючи з Демокрита й особливо англійського філософа Томаса Гоббса (1588-1679), випадкове колишні матеріалісти визначали як «необхідну причину, чого не можна розглянути».

Такий погляд на випадковість був продиктований механіцизмом старого метафізичного матеріалізму, що одержав найбільш яскраве вираження у французькому матеріалізмі XVIII в. Подібних же поглядів на випадковість дотримувалися багато вчених тієї епохи. Лаплас, наприклад, уважав випадковим те, причину чого ми не знаємо або не можемо точно виявити її наслідки. Із цих позицій він розглядає й імовірність, коли вказує, що вона «обумовлюється почасти цим незнанням, а почасти нашим знанням». Як ми з'ясували раніше, що домінує в цей час частотна, або статистична, інтерпретація ймовірності, навпроти, підкреслює об'єктивний зміст поняття ймовірності, тому що розглядає її як кількісну характеристику стійкості частоти масових випадкових подій. Таким чином, прихильники механістичного матеріалізму абсолютують категорію необхідності, визнаючи справжніми лише універсальні закони, і виключають випадковості з миру. Якщо послідовно дотримуватися такої точки зору, то неминуче прийде визнати й зумовленість всіх подій у світі й пов'язаний з ним фаталістичний погляд на мир.

Помилковість таких поглядів - у нерозумінні діалектичного взаємозв'язку між випадковим і необхідним, коли вони розглядаються окремо друг від друга й протиставляються один одному. У дійсності ж необхідність виникає як результат взаємодії багатьох випадків, про що свідчать статистичні закони. У свою чергу випадковості виступають у формі прояву й доповнення необхідності, оскільки універсальні або строго детерміністські закони в чистому виді не існують. При їхньому встановленні ми відволікаємося від деяких другорядних факторів, які розглядаються при цьому як випадкові, тому що не роблять істотного впливу на хід процесів.

Отже, детермінізм історично виступає у двох формах:

- лапласівського, або механістичного, детермінізму, в основі якого лежать універсальні закони класичної фізики;

- імовірнісного детермінізму, що опирається на статистичні закони. Тому навряд чи доцільно називати такий детермінізм індетермінізмом.

Коли порівнюють ці форми вираження регулярності у світі, то звичайно звертають увагу на ступінь вірогідності їхніх пророкувань. Строго детерміністські закони дають точні пророкування в тих областях, де можна абстрагуватися від складного характеру взаємодії між тілами, відволікатися від випадків і тим самим значно спрощувати дійсність. Однак таке спрощення й схематизація можливі лише при вивченні найпростіших форм руху. Коли ж переходять до дослідження складних систем, що складаються з великої кількості елементів, індивідуальне поводження яких важко піддається опису, тоді звертаються до статистичних законів, що опирається на імовірнісні пророкування.

Таким чином, у сучасній концепції детермінізму органічно сполучаються необхідність і випадковість. Тому мир і події в ньому не виявляються ні фаталістично визначеними, ні чисто випадковими, нічим не обумовленими. Класичний детермінізм лапласовського типу надмірно підкреслював роль необхідності за рахунок заперечення випадковості в природі й тому давав перекручене подання про картину миру. На противагу цьому деякі вчені, помилково витлумачуючи принцип невизначеності у квантовій механіці, проголосили панування випадковості, заперечуючи яку-небудь роль необхідності. Визнання самостійності статистичних, або імовірнісних, законів, що відображають існування випадкових подій у світі, доповнює колишню картину строго детерміністського миру. У результаті цього в новій картині миру необхідність і випадковість виступають як взаємозалежні й доповнюючи друг друга його аспекти.

Дуже часто детермінізм ототожнюють із причинністю, але такий погляд не можна вважати правильним хоча б тому, що причинність виступає як одна з форм прояву детермінізму. Дійсно, коли говорять про причину й наслідок, то вказують на зв'язок двох явищ або процесів у часі, ізолюючи їх від інших явищ, вириваючи їх із загального взаємозв'язку й взаємозумовленості всіх явищ.

Те явище, що викликає або породжує інше явище, називають причиною, а друге явище, що представляє собою результат дії причини, - наслідком. Такі інтуїтивні по характері визначення виникли з безпосередньої практичної діяльності людини по перетворенню речей і підкреслюють саме причинно-наслідковий характер його діяльності. У сучасному науковому пізнанні переважає тенденція до визначення причинної залежності за допомогою законів, які на відміну від інших законів називають каузальними, або причинними законами.

З мого погляду, - писав Р. Карнап, - було б більше плідним замінити всю дискусію про значення поняття причинності дослідженням різних типів законів, які зустрічаються в науці.

Звідси стає ясним, що причинність виступає в якості однієї з форм вираження детермінізму у світі, що з філософської точки зору можна визначити як вчення про загальний закономірний зв'язок явищ і процесів в об'єктивному світі.

Література

1. Бернал Дж. Наука в історії суспільства. - К., 1996.

2. Степин B.C. Философия науки. - М., 2003.

3. Беклей А. Коротка історія природних наук. - К., 1997.

4. Даннеман Ф. Історія природознавства. Природничі науки в їхньому розвитку й взаємодії. - К., 1999.

5. Кун Т. Структура наукових революцій. - К., 2004.