Проблема реальности в современной физике. Полемика Эйнштейна и Бора

       Если  понимать волновую функцию (функцию, используемую в квантовой механике для описания чистого состояния квантовомеханической системы) как физическое поле (поле в физике — одна из форм материи, характеризующая все точки пространства и времени, и поэтому обладающая бесконечным числом степеней свободы), то такой результат невозможен. Если же учесть, что волновая функция — волна информации, он естествен: это обычное изменение вероятности предсказаний с появлением новой информации. Мы задаем вопрос: какова вероятность, что лунный экспериментатор найдет то или иное значение импульса своей частицы при дополнительном условии, что найден определенный импульс земной частицы? Это означает, что нужно взять весь набор многократных измерений импульса в обеих лабораториях и отобрать из этого набора те случаи, когда на Земле получился заданный импульс. При этом условии лунные данные будут соответствовать определенному и известному импульсу согласно закону сохранения импульса (сумма импульсов всех тел (или частиц) замкнутой системы есть величина постоянная). Влияние измерений в одной подсистеме на предсказания о поведении другой подсистемы нужно понимать именно в смысле отбора случаев, соответствующих определенному условию. Понятно, что при изменении условий отбора волновая функция изменяется. Это явление есть и в классической физике, и в повседневной жизни. Вероятность предсказаний скачком изменяется при изменении условий отбора событий.

       Волновая  функция представляет собой метод  описания чистого состояния квантовомеханической системы. Смешанные квантовые состояния (в квантовой статистике) следует  описывать оператором типа матрицы  плотности. То есть, некая обобщённая функция от двух аргументов должна описать корреляцию (статистическую взаимосвязь двух или нескольких случайных величин (либо величин, которые можно с некоторой допустимой степенью точности считать таковыми); при этом, изменения одной или нескольких из этих величин приводят к систематическому изменению другой или других величин) нахождения частицы в двух точках.

       Следует понимать, что проблема, которую  решает квантовая механика, — это  проблема самой сути научного метода познания мира. Если представить себе бильярдный стол, закрытый непроницаемой  крышкой, и единственным способом исследования вопроса, есть ли на нём бильярдные шары, предположить закатывание в  стол других шаров, то мы и получаем ту самую проблему, для решения  которой привлечён метод квантовой  механики. Пока вброшенный шар проходит сквозь стол без изменения траектории, предсказуемо, мы можем сделать вывод  о том, что на траектории шара других шаров нет. Если в результате взаимодействия шаров на столе мы получаем выкатившиеся несколько шаров с различными конечными импульсами и точками, в которых шары покинули стол, то мы можем лишь предполагать о том, каким образом происходило взаимодействие в системе. Если же лузы в бильярдном столе ограничивают возможность  шаров покидать стол (энергетический барьер), то система запутывается ещё  больше. Подобный пример с бильярдом  очень наглядно демонстрирует те трудности, с которыми сталкиваются исследователи, разрабатывая инструменты  квантовой механики.

       В сущности, спор Бора с Эйнштейном был  спором двух философий, двух теорий познания — ясного взгляда старой физики, взращенного на классической механике и электродинамике с их однозначной  детерминированностью, и более гибкой философии, вобравшей в себя новые  факты квантовой физики XX в. и  вооруженной принципом дополнительности.

       Принцип дополнительности — один из важнейших  принципов квантовой механики, сформулированный в 1927 году Нильсом Бором. Согласно этому принципу, для полного описания квантовомеханических явлений необходимо применять два взаимоисключающих («дополнительных») набора классических понятий, совокупность которых даёт исчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных. Например, дополнительными в квантовой механике являются пространственно-временная (при экспериментальном исследовании микрообъектов могут быть получены точные данные об их поведении в пространстве и времени) и энергетически-импульсная картины (либо об их энергиях и импульсах).

       Этот  принцип получил широкое распространение. Его пытаются применять в психологии, биологии, этнографии, лингвистике и даже в литературе.

       Наука - это поиск. Интеллектуальной дуэли  Эйнштейна и Бора, которая длилась  почти двадцать лет, физика во многом обязана своим прогрессом. Эйнштейн ставил вопросы - Бор отвечал на них. Эйнштейн придумывал парадоксы - Бор  находил объяснения. Делать это было необходимо. "Ведь если бы Эйнштейн оказался прав,- говорил Бор,"то все  бы рухнуло!" А Эйнштейн писал: "Я  вижу, что был довольно резок, но ведь ссорятся по-настоящему только братья или близкие друзья".

       Таким образом, подведя итоги вышесказанному, можно сделать вывод, что современная физика действительно тестно связана с атомным оружием, с квантовой теорией, которая в действительности является особым разделом атомной физики, с теорией относительности, с теорией тяготения, с принципом дополнительности, являющимся один из важнейших принципов квантовой механики и многими другими принципами и явлениями.

       Существует  огромное количество нерешенных физикой  проблем от фундаментальных, связанных  с элементарными частицами и  проблемой строения и развития Вселенной, до более частных, связанных с  поиском путей эффективного использования  основных законов для объяснения наблюдаемых явлений и предсказания новых.

       В теории функции кроме числовых значений функции, зависящих от значений аргумента, фигурируют операторы, превращающие уже не одно значение функции в другое, а один вид функции в другой вид. Крупные физические открытия всегда в какой-то мере играли аналогичную роль. Они не только увеличивали число известных людям закономерностей природы, но изменяли также методы науки, стиль научного мышления, характер пути, ведущего от частных наблюдений к общим законам. В обобщениях Эйнштейна и Бора «операторный» эффект гораздо сильнее, чем в теориях прошлого. В руках Эйнштейна и Бора физика изменила не только содержание результатов научной мысли. Она радикально изменила логическую структуру и математический аппарат. Более того, изменилось, стало принципиально иным отношение физики к логике и математике. Физика неизбежно должна включать в свои рамки геометрические аксиомы и логические принципы в качестве физических констатации. Вместе с тем она может представить соотношения и связи физических объектов в масштабах Вселенной в целом и становится, таким образом, общей концепцией мироздания. Наряду с беспрецедентным проникновением собственно физических понятий и методов во все области науки преобразующее воздействие физики XX столетия на науку и культуру определяется новыми математическими и логическими принципами, которые получили в физике онтологический смысл.

       Поэтому имя Эйнштейна будет всегда символом не только гигантского приращения сведений о Вселенной, но и гигантского  преобразования вида функции, связывающей  результаты научных обобщений с  их исходными данными. Речь идет о  преобразовании и наделении физическим содержанием математических понятий. Имя Бора также будет символом преобразования вида функции, связывающей  выводы науки с наблюдениями, но здесь уже речь идет о преобразовании логики научных умозаключений.