«Эврика» 1962. НЕИЗБЕЖНОСТЬ СТРАННОГО МИРА

 

 

Лапласовский фатализм — механистический детерминизм

 

 

 

По-латыни — «фатум», по-русски — «судьба». Но еще прежде чем возник философский термин «фатализм», с древнейших времен едва ли не у всех на£одов существовало религиозное убеждение, что все заранее предопределено в жизни каждого человека и всего человечества: будущее записано «на досках судьбы». Казалось, что классическая механика дала долгожданное физическое, строго научное обоснование самому безудержному фатализму. Если в это мгновение кто-то зевнул в Австралии, а на Солнце вздыбился протуберанец, над Омском сверкнула молния, а вам стало скучно дочитывать эту страницу, то не думайте, что в очевидной разрозненности таких событий нельзя увидеть «веления судьбы». Согласно фаталистическому истолкованию классической механики — можно! И некий всеведущий мудрец-математик мог бы все это с точностью предсказать еще во времена царя Гороха.

 

Вы скажете: «Бред!» И скажете правильно, но не последовательно.

 

Отчего же бред, если вы свято верите в классическую причинность и отказ от нее считаете недопустимым? Отчего же бред, если вы убеждены, что природа точно знает, почему один электрон падает напротив щели в экране, а другой— где-то в стороне? Если уж вы так твердо уверены, что у природы должны быть для этого точные однозначные основания, вы логически не имеете права не смириться с мыслью, что в ней заранее предопределено вообще все!

 

С точки зрения классической механики, мудрецу-математику при дворе царя Гороха для надежного предсказания дождя, что идет сейчас за вашим окном, достаточно было бы знать одно: абсолютно точные значения координат и импульсов всех без исключения тел и телец во вселенной для какого-нибудь момента времени. Тогда по законам механики Ньютона он рассчитал бы все будущие события, участницами которых должны были бы стать со временем все эти тела и тельца. И в список предсказанных событий неминуемо попали бы и насморк австралийца и нынешний дождик за нашими с вами окнами... Знаменитый математик Лаплас, современник французской революции и наполеоновских войн, был глубочайшим образом убежден в таком принципиальном могуществе классической механики.

 

«Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!» — с великой и веселой нескромностью пригрозил когда-то Архимед, зная, что точки опоры ему никто не даст.

 

«Дайте мне координаты и скорости всех тел, и я рас- чиСлю будущее вселенной!» .— примерно так двумя тысячелетиями позже пообещал Лаплас, зная, что никто не сможет выполнить его просьбы, хотя бы из-за беспредельности мира.

В этих двух предположениях — история головокружительного роста классической механики: от теории рычага до системы мироздания.

 

Архимед разговаривал еще только как инженер. Лаплас— уже как философ. И тот и другой, как истинные ученые, полагали, что не превышают прав своей науки. Но Лаплас для этого неограниченно расширил ее права (неограниченное, конечно, нельзя превысить). А- это уже был философский произвол: он не мог бы доказать, что законы механики определяют все разнообразие природы. Это можно ' было только провозгласить, надеясь, что будущее этого никогда не опровергнет. Однако будущее не оказалось таким сговорчивым, как того хотелось бы Лапласу и его сторонникам.

 

Сначала диалектический материализм показал, что законов классической механики мало для объяснения бесконечного многообразия форм движения материи. Потом к философской критике лапласовского фатализма прибавилась критика чисто физическая. Последний1 удар по этой теории, так похожей на древние жестокие вероучения, нанесла в наше время квантовая механика. Разве не ясно это после всего, что узнали мы об ее открытиях?

 

В какое глупейшее положение пойал бы мудрец-математик при царе Горохе, имей он в своем распоряжении даже лучшие современные ядерные лаборатории и электронно- счетные станции!

— Дайте мне абсолютно точные значения координат и скоростей вот этих частиц, — властно показал бы он пальцем.

 

И не получил 'бы ответа! Принцип неопределенности с его «каморкой неточностей» стал бы в первую же минуту проклятьем этого простодушного мудреца. Он убедился бы, что просто не может получить те исходные начальные данные, каких требуют уравнения классической механики. Этих данных нет у природы. А с вероятными значениями координат и скоростей ему, собравшемуся делать абсолютно точные предсказания, возиться было бы незачем.

 

Угроза Архимеда была только макроскопической (Земля, рычаг). Она не затрагивала законов микромира. И потому была принципиально выполнима, оставаясь лишь технически несбыточной.

 

Обещание Лапласа невольно вторгалось в распорядок и микродействительности (дайте мне сведения обо всех частицах). И оно, являясь философски несостоятельным, было и физически нелепым.

 

Но, право же, ради одного только избавления от лапласовского фатализма — от этой угнетающей мысли, что все в мире, все без исключения всегда было таким, каким ему и надлежало быть от века, и все- без исключения будет таким, каким ему от века быть предопределено, ради одного только освобождения от этой мертвой хйатки механической судьбы, право же, стоило распрощаться с классическим представлением о неумолимой однозначной причинности в природе!

 

У лапласовского фатализма есть другое название — механистический детерминизм. В этом философском термине прекрасное существительное и скверное прилагательное.

 

Происхождение прилагательного очевидно: в нем повинна механика Ньютона, возомнившая в гордыне своей, что она владеет абсолютной истиной — ключами от всех тайников природы.

 

Латинский глагол «детерминаре» — «определять» или «обуславливать» — дал начало понятию «детерминизм». Отнесенное к мирозданию, это понятие содержит самое общее философское убеждение, что природа закономерна.

 

Каковы же ее закономерности?

 

Этого философия не решает.

 

Тут слово берет естествознание.

 

Конечно, в материалистической диалектике понятие детерминизма— закономерного хода вещей— одно из главных.

 

Но диалектика не была бы всеобъемлющей наукой, а стала бы ревнивой и склочной нянькой при временно царствующей особе какой-нибудь одной физической теории, если бы признавала полномочной власть лишь одного типа закономерностей в природе. Такою нянькой при классической механике стала в свое время механистическая философия. Она-то и вскружила голову иьютонианцам. А детерминизм диалектический— подлинный, марксовый, ленинский, не искаженный догмами и страхами перед ересями, — не может отдавать предпочтение одним формам физических законов и отказывать в истинности другим: он против навязывания природе придуманных человеком ограничений. Были бы только законы действительно физическими — не взятыми с потолка. Диалектика смеется над самообольщениями ученых, когда они воображают, что в их формулы вмещается все разнообразие природы. Диалектика полагает, что знация физиков всегда ограниченны и у вселенной всегда есть в запасе нечто новое и неслыханное.

 

В этой широте диалектического детерминизма — его неопровержимость.

 

Здесь та же широта, что у философского определения материи. «Объективная реальность, не зависящая в своем бытии от наших чувств и нашего сознания». Так вообразите, чудака, который врывается к вам и объявляет: «Слышали — открыта элементарная частица, опровергающая своими свойствами философское понимание материи!» Не спрашивайте, в какой лаборатории сделано такое сенсационное открытие, не клеймите чудака идеалистом, попросите только растолковать, что значит его фраза, и тогда через минуту выяснится, что он ее не понимает. Бессмыслицу понять действительно трудновато.

 

Физические закономерности, которые смогли бы поколебать диалектический детерминизм, это совершенно такой же миф, как элементарная частица, опровергающая философское представление о материи. Для подобного подвига ати воображаемые закономерности должны были бы обладать сверхъестественным свойством: не быть закономерностями природы!

 

Квантовая механика поссорилась с детерминизмом механистическим, но вовсе не с детерминизмом вообще.

 

Она показала, что механика классическая — ее частный, или, как говорят физики, предельный, случай: старые законы движения сами вытекают из новых, когда волновые свойства масс можно не принимать во внимание.

 

Постоянную Планка—ничтожно малый квант действия — дробь с двадцатью семью нулями в знаменателе — можно

считать неотличимой от нуля, когда рассматриваются крупномасштабные физические события.

 

Разве не позволительно считать невесомой песчинку, налипшую на шасси «ТУ-104»? Разумеется, ее вес не исчезает оттого, что мы им пренебрегаем. Но он таков, что ему не дано оказать никакого реального влияния на движение самолета, и потому самый осторожный инженер вправе положить его равным нулю, то есть сделать вид, будто этой песчинки не существует на свете.

 

Законы классической механики автоматически получаются из квантовых формул, когда масштаб изучаемых явлений позволяет физикам без заметного ущерба для детины предположить, что знаменитая «Ь» равна нулю.

 

Хотите убедиться в этом? Тогда дайте себе труд подумать, что изменилось бы в природе, если бы мировая постоянная Планка и впрямь равнялась нулю. При измерениях в принципе была бы достижима любая точность: ответный сигнал измеряемой системы, который не может быть меньше кванта действия, мог бы стать сколь угодно малым, потому что этот квант был бы равен нулю. Ни о какой минимальной «каморке неточностей» не имело бы смысла говорить: ее площадь определяется величиною кванта действия, и если бы «Ь» равнялась нулю, то и площадь нашей каморки могла бы становиться нулевой. Ну, а тогда ничто не мешало бы ее ширине и ее длине одновременно обращаться в нуль: неопределенности в координате и скорости частицы стали бы устранимы. Соотношение Гейзенберга потеряло бы всякое значение: любое тело могло бы в каждый момент времени обладать совершенно точной координатой и точной скоростью. Иными словами, тела двигались бы всегда и -всюду по траекториям. Квантовые законы ничем не отличались бы от законов классических. Вот это и происходит, когда крупный масштаб физических явлений разрешает ученым закрыть глаза на существование такой малости, как постоянная Планка.)

 

За пределами микромира сама собой отпадает практическая нужда в «диких идеях» квантовой физики. И это лучший способ определить саму границу между микро- и макромирами. Она ведь условна: ее, эту границу, проводит наука, а не природа. Природа едина, и когда мы пренебрегаем для наших целей ее тонкими тонкостями, они от этого не исчезают из реальной действительности. Во вселенной, наверное, одинаково существенно все. Любые физические теории — только приближение к сложному устройству реальности. И прозрачно ясно, что квантовая механика — приближение более тонкое, чем механика классическая.

 

Более тонкое и более глубокое. А потому и более истинное. И даже более красивое. Это утверждает такой выдающийся теоретик, как Поль Дирак. «Основные идеи классической механики и законы, управляющие применением этих идей, — писал он, — образуют простую и изящную схему. Казалось бы, эта схема не может быть улучшена без утраты всех ее привлекательных свойств. Тем не менее оказалось возможным ввести новую схему, (названную квантовой механикой, которая более пригодна для описания явлений атомного масштаба и... в известном смысле, более изящна и удовлетворительна, чем классическая схема». Дирак забыл только прибавить, что оттого и «более изящна», что «более удовлетворительна». (Впрочем, «забыл» — это сказано неверно. Просто Дирак думает как раз наоборот. Однажды, приехав в Москву и читая публичную лекцию в Политехническом музее, он уверял изумленную аудиторию, что именно красоту физической теории нужно признать критерием ее истинности. Не порождением истинности, а ее критерием! К сожалению, Дирак не объяснил, почему он так думает.) Итак, вероятности, законы случая, статистические законы в недрах материи! Это, пожалуй, самое сокровенное открытие современной физики. Так что же в нем страшного? Да, право, ничего.

 

Наука о микромире обнаружила лишь нечто такое, чего никто не ожидал: открылось, что вероятностные закономерности — более общий и более тонкий тип закономерностей в природе, чем тот, с которым исследователи имели дело в мире большого опыта, породившего классическое представление о простой причинности.

Вот и все!

 

Сколько раз уже встречалось на предыдущих страницах это успокаивающее восклицание — «вот и все!» Но не стоит думать, что за ним скрывается лишь нехитрый авторский прием утешения читателя в трудные минуты пути («Смотри, как легко мы взяли подъем, а ты боялся!»). Нет, это не утешение. Подъемы и вправду преодолеваются сравнительно легко, если только сбросить груз нашей извечной логической привычки — объяснять новое посредством старого.

 

Мне вспоминается тут одна маленькая история фронтовых времен, забавная и, кажется, очень идущая к делу.

 

Однажды за Вислой, в 44-м году, артиллеристы захватили в плен сбитого гитлеровского аса. В штабной землянке лежали на столе оружие, документы и разные вещички пленного. Среди этого добра чье-то внимание привлекли необычные ручные часы: у них не было головки для завода пружины.

 

«Что за чертовщина, — сказал кто-то, — они же не заводятся? Придумал ерунду какой-то ловкач!» Однако за качество ручалась марка — «Сделано в Швейцарии». Часы исправно тикали, стало быть, каким-то образом все-таки заводились. И у них был вид дорогой новинки (асу — по карману). Мы тотчас стали спорить об устройстве непонятного механизма. Хотели открыть заднюю крышку, но она была плотно привинчена, вручную справиться с нею не удалось. Послали к связистам за подходящим инструментом. А спор продолжался...

Не помню всех- гипотез, какие высказывались. Однако помню, что большинство склонялось к различным вариантам одной и той же идеи: швейцарцы научились делать такие тонкие пружины, что часы заводят, наверное, сразу на месяц, на год, на десять лет, потом открывают и снова заводят— изнутри. Кто-то усовершенствовал общую идею, сказав, что пружину закручивают снаружи посредством магнита. Даже это показалось вполне правдоподобным. Словом, скрытый механизм всячески толковали на старый лад. И подняли на смех одного пророка, который простодушно предположил, что часы «заводятся сами»! Технически обосновать свою мысль он не смог, а сказал только: «Надо подумать как...»

 

Помню накал того теоретического спора вокруг загадочного пустяка: как сектанты инаковерующих, мы с редкой изобретательностью оскорбляли и унижали друг друга. И лишь того, кто сказал «сами заводятся», миролюбиво 'и дружно обозвали блаженненьким, мистиком, попом, идеалистом, остряком-самоучкой... А потом забыли о нем.

Его не вспомнили и тогда, когда связисты открыли часы. Между тем все увидели продолговатый балансир на оси заводной пружины и поняли: когда человек двигает рукой, балансир свободно падает и при каждом падении чуть подкручивает пружину — часы сами заводятся от случая к случаю.

Осмеянный пророк нерешительно заметил:

—        Я же говорил, что сами...

Его прервали:

—        То есть как это «сами»! А балансир?

 

Он не нашелся, что возразить. А мог бы! Он мог бы ,сказать, что мы — недобросовестные спорщики, если позволили себе приписать ему мысль, будто часы ходят «святым духом». Не это он думал, а только то, что вместо обычного способа закручивания пружины на определенный срок тут использован какой-то новый принцип завода. Он мог бы прикрикнуть на нас и разоблачить рутину нашей мысли:

 

— Вы напридумывали всякий вздор, вроде нескончаемой пружины па десять лет, лишь бы убереч^ ваше привычное представление о причине непрерывного хода часов. Вам и в голову не пришло, что исправная, строго причинная работа этого точного механизма может зависеть от такой ненадежной вещи, как случай! Конечно, движения руки владельца—события лишь возможные, а не обязательные, и с работой часового механизма никак не связаны. Вот оттого-то и можно сказать: часы заводит случай! И тем не менее они идут отлично, не останавливаясь. Тут действует вероятностный закон. Он позволяет ожидать, что очередное движение руки наступит раньше, чем израсходуется уже накопившийся завод пружины. Вы мудрили на старый манер, а там, под крышкой, устройство оказалось проще простого, да только совсем не такое, какое вам мерещилось...

Он этой тирады не произнес, и мы не были посрамлены. Однако, как видите, та история запомнилась и даже нечаянно пригодилась. (Честное слово, она чем-то очень напоминает современные споры вокруг принципов квантовой механики.)

 

С точки зрения классической причинности вся природа— часы с бесконечной пружиной, заведенной на веки веков: эта классическая природа не нуждалась в помощи случая. Но микромир предстал перед физиками нашего столетия, как прекрасно идущие часы без заводной головки. Надо было решить — как они 'заводятся? И когда теоретики вместе с экспериментаторами нашли «подходящий инструмент», ч\гобы приоткрыть крышку этого загадочного механизма, они ^Ьидели, что там, внутри, в глубинах материи, навсегда заведенной бесконечной пружины нет. Образно говоря, им открылось, что случай заводит механизм классической причинности!

 

 Вы сами чувствуете, как трудно было согласиться с этим. И отовсюду раздались голоса: «А балансир?!» Другими словами — уже без образного иносказания, — с разных сторон стали делаться попытки объяснить посредством старой классической причинности саму работу случая. Это было стремлением во что бы то ни стало избавить картину природы от господства вероятностных законов, словно они хуже причинных, словно лапласовский фатализм понятней принципа неопределенности. Это было желанием снова сделать так, чтобы случай «стал ничем».

 

Попытки объяснения нового на старый лад, конечно, всегда соблазнительны: они сулят легкое понимание непонятного. Беда лишь в том, что когда такие попытки приводят к успеху, ученые убеждаются, что новое знание — вовсе не новое! Ведь если оно вытекает логически из старого, то значит уже содержалось в нем. Когда же оно — принципиально новое, то есть отражает прежде неведомые законы природы, подбирать к нему старые ключи — бесцельное самомучительство мысли. Ничего не выйдет.

 

И все-таки освободиться от этого рутинного соблазна часто трагически трудно. Даже великим умам/это далеко не всегда удавалось и удается. А безысходные поиски таких невозможных объяснений особенно мучительны, когда новое знание включает в себя старое, как свое частное проявление. Еще бы! Тогда это поиски чуда: как передать звучание оркестра звуками одного рожка?.. И бывает так, что пока исследователи убеждаются в бесполезности своих усилий, проходят годы. Даже десятилетия. Проходит жизнь, как это было в истории несогласия Эйнштейна с вероятностным толкованием квантовой механики.

 

Тут все та же драма идей.

 

Однако не смешно ли: так прост и неотразим этот общий довод — «новое не вмещается в старом», а многим замечательным ученым нашего времени он словно бы и неизвестен! Так что же: мы мудрецы, а они чудаки? Предположение маловероятное, не правда ли?

Остается уловить смысл надежд на возвращение к старым законам классически-причинного типа.

 

Добро бы, дело обстояло так: случай — штука капризная, вероятности — вещь ненадежная, со спокойной душоц положиться на квантовую механику нельзя, ее расчеты и предсказания могут вдруг подвести. Поэтому — давайте отыскивать другие законы микромира, безупречно точные, такие, чтобы вмешательство случая не грозило попутать нам карты.

 

 

К содержанию книги: Научно-художественная книга о физике и физиках

 

 Смотрите также:

  

Физика. энциклопедия по физике

Книга содержит сведения о жизни и деятельности ученых, внесших значительный вклад в развитие науки.
О физике

заниматься физикой как наукой или физикой, которая...

Эта книга адресована всем, кто интересуется физикой. В наше время знание основ физики необходимо каждому, чтобы иметь правильное представление об окружающем мире

Энциклопедический словарь

И старшего. Школьного возраста. 2-е издание исправленное и дополненное. В этой книге  Гиндикин С. Г. Рассказы о физиках и математиках

 

И. Г. Бехер. книга Бехера Подземная физика

В 1667 г. появилась книга И. Бехера «Подземная физика», в которой нашли отражение идеи автора о составных первоначалах сложных тел.

 

Последние добавления:

 

Право в медицине      Рыбаков. Русская история     Криминалист   ГПК РФ