Часть 1

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ НАУЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ОБЩЕСТВЕННЫМ НАУКАМ _______________________________________ В.Д. ЭРЕКАЕВ СОВРЕМЕННАЯ ФИЛОСОФИЯ И КВАНТОВАЯ ФИЗИКА Аналитический обзор Москва. 2007 ББК 87.2 Э76 Серия «Проблемы философии» Центр гуманитарных научно-информационных исследований Отдел философии Автор – В.Д.Эрекаев, канд. филос. наук Ответственный редактор – А.И.Панченко, д-р филос. наук Эрекаев В.Д. Современная философия и квантовая физика: АО / РАН ИНИОН. Отд. философии. Отв. ред. Панченко А.И. – М., 2007. – с. – (Сер.: Пробл. философии). В контексте конкуренции классических и постмодернистских направлений развития философии в обзоре рассматриваются две проблемы развития современной квантовой физики: онтология микромира и квантовое представление сознания. К исследованию этих проблем привлекаются работы Р.Пенроуза, Н.Картрайт, А.Шимони, Г.Стэппа, М.Б.Менского и др. Обсуждаются вопросы квантовой рациональности, квантовой коммуникации, квантовой концепции сотворения Вселенной, соотношения физического и психического. Обзор написан по современным отечественным и зарубежным источникам и предназначен преподавателей и студентов истории и философии науки. ББК 87.2 © ИНИОН РАН, 2007 Содержание Введение………………………………. 1.Квантовые онтологии…………………. 1.1. Копенгагенская квантовая онтология…………………. 1.2. Бомовская квантовая онтология …………………… 1.3. Онтология квантовой «запутанности»…………….. 1.3.1. Краткая история исследований «запутанных» состояний…………….. 1.3.2. Статья А.Эйнштейна, Б.Подольского и Н.Розена и ее современные обсуждения……………………. 1.3.3. Что такое «запутанные» состояния………………… 1.3.4. Многообразие «запутанных» состояний…………………… 1.3.5. Некоторые направления исследований «запутанных» состояний……. 1.3.6. Проблема природы квантовых корреляций…………. 1.3.7. Нелокальность и несепарабельность………………… 1.3.8. Метафизика квантовой «запутанности»………………… 2. Квантовое сознание…………………. 2.1. Информационный подход Г.Стэппа…………….. 2.2. Подход Р.Пенроуза…………………. 2.3. Активность сознания по М.Б.Менскому…………. 3. Заключение………………. Список литературы……………. Список сокращений………… Введение В современной философии науки доминируют исследования эпистемологического, исторического и социокультурного характера. Онтологический аспект, несмотря на его во многом определяющую роль, находится в стороне от всеобщего интереса и пока явным образом не выражен парадигмально. В то же время фундаментальная наука всегда решала прежде всего онтологические проблемы. Например, в физике каждая фундаментальная теория имела свою ярко выраженную качественно специфическую онтологию: частицы и тела, движущиеся в пустом пространстве (классическая механика Галилея – Ньютона); электромагнитное поле как качественно новая субстанция реальности (электродинамика Максвелла); 4-мерное пространство-время специальной теории относительности (СТО) вместе с трансформациями быстро движущихся объектов и времени; искривленное пространство-время общей теории относительности (ОТО); чрезвычайно специфические, неклассические онтологии квантового мира, уже сама множественность которых представляет собой серьезную проблему, судя по всему, не только эпистемологического характера. В обзоре речь пойдет в основном о квантовых онтологиях. Конечно же, следует отметить, что работы, посвященные осмыслению специфичности бытия квантовой реальности, никогда не иссякали на всем протяжении истории квантовой физики. Однако онтологический подход так и не смог стать парадигмальным в философии науки и физики; он не смог набрать той же масштабности, как, например, структурный анализ научного знания позитивизма, эволюционная эпистемология постпозитивизма и т.д. И это несмотря на то, что в современной философии появились трансцендентальная онтология Э.Гуссерля, критическая онтология Н.Гартмана, хайдеггеровская фундаментальная онтология. В то же время современная квантовая физика уже предоставила богатейшую палитру возможных форм бытия, и вопрос о том, как описанные онтологии соотносятся с философией науки и, в частности, с философией современной физики, требует отдельного обсуждения. В обзоре затрагиваются далеко не все подходы, оригинальным образом трактующие онтологию микромира. Так, только косвенно рассматриваются эвереттовские (многомировые) онтологии, реляционные квантовомеханические онтологии (60), холистические онтологии (19). Быть может, одним из наиболее неожиданных и интересных направлений, выражающих претензию этих подходов, являются попытки полностью «замкнуть» всеобщее бытие, создав теорию квантового сознания. Именно поэтому в обзоре рассматривается ряд работ, посвященных этому направлению исследований. Онтология – сложное понятие, осознать которое пытались на протяжении столетий, а по сути дела – на всем протяжении истории философии. Под онтологией (греч. on, ontos – сущее, logos – учение) понимается учение о бытии. В классической философии есть учение о бытии как таковом, выступающее (наряду с гносеологией, методологией, логикой, этикой и др.) базовым компонентом разных философских систем. В современной философии под онтологией понимаются различные интерпретации способов бытия. Термин «онтология» был введен в XVII в. в качестве эквивалента понятию «метафизика». В истории философии онтология, как правило, содержательно совпадает с метафизикой. В эволюции классической онтологии могут быть выделены два направления. С одной стороны, онтология, понимаемая как метафизика, раскрывалась в рамках трансцендентального: это и стоящее за внешними проявлениями мира внечувственное бытие элеатов; и платоновская концепция эйдосов (мир идей) как идеальных сущностей; и трактовка бытия как стадии развития гегелевской абсолютной идеи; и др. Понятие онтологии, сохраняя свое значение как учения о бытии, все более становится многозначным с точки зрения конкретного наполнения его объема. С другой стороны, много внимания уделялось связи бытия с сознанием и языком. С этим аспектом, связано, например, понятие «онтологической относительности» У.Куайна. 1. КВАНТОВЫЕ ОНТОЛОГИИ В обзоре нет возможности анализировать специфику понятий «квантовая онтология» и «квантовая реальность». Нам будет достаточно считать, что эти понятия выражают наиболее фундаментальные формы и законы бытия микромира. В настоящее время количество работ, посвященных квантовым онтологиям, квантовой реальности и их различным аспектам, продолжает расти. Мы остановимся на некоторых наиболее активно обсуждаемых подходах. Естественно начать обсуждение с той картины реальности, которую дает стандартная (ортодоксальная) копенгагенская интерпретация квантовой механики (КМ). Следует отметить также, что во всех квантовомеханических описаниях микромира много нюансов, переплетений и недосказанности. Поэтому каждый обсуждаемый вопрос может быть расширен и углублен. Термин «квантовые онтологии» – достаточно активно работающее понятие в современной философии физики и в первую очередь в философии квантовой теории. Поскольку понятно, что квантовая теория описывает принципиально новую область физической реальности, постольку постоянно предпринимаются попытки более адекватного описания этого радикально нового уровня бытия. 1.1. Копенгагенская квантовая онтология Как хорошо известно, КМ вместе с теорией относительности во многих аспектах радикально изменили представления о физической реальности. Не имея возможности останавливаться на деталях, кратко перечислим те специфические особенности КМ, сумма которых дает онтологию квантового мира в ее копенгагенской интерпретации. Среди них: квантованность физических величин (действия, энергии, зарядов, пространственное квантование и т.д.); принципиально вероятностный характер физических событий и их теоретических предсказаний; корпускулярно-волновой дуализм; существование волновой функции; бестраекторность движения квантовых частиц; дополнительность некоторых фундаментальных свойств квантованных объектов, в частности, корпускулярно-волновой дуализм; взаимозависимая неопределенность некоторых пар физических величин; спонтанный характер квантовых процессов (распад ядра атома и др.); индетерминизм; возможное отсутствие значений физических величин до измерения (одна из интерпретаций); особая роль измерительных приборов (одна из интерпретаций). Исследователи по-разному расставляют акценты в этом «стандартном» наборе основоположений. Например, Р.Пенроуз и вслед за ним М.Б.Менский подчеркивают, что основными положениями КМ является ее линейность и связанная с нею суперпозиция состояний. Именно их следует теоретически «оберегать» и сохранять в качестве жесткого ядра теории. При этом постулат о коллапсе волновой функции становится излишним или, по крайней мере, теряет свою фундаментальность, оставаясь хорошим FAPP (for all practical purposes)-инструментом, т.е. инструментом, применимым для всех практических целей. Но не более того. Очевидно, что это – прагматический подход в философии КМ. П.Ходжсон исследует некоторые аспекты концепции реализма в КМ (42). Являются ли квантовые физики реалистами? Экспериментаторы, проводящие исследования в своих лабораториях, по-видимому, в своем большинстве убеждены, что они, несмотря на многие трудности, получают правильные и прочные знания относительно реального, объективного мира. Они, например, убеждены, что КМ описывает не абстракции и не духов, что электроны и протоны – реально существующие частицы. Это – опыт, который может объяснять количественно то, что уже известно, а также делать предсказания относительно новых явлений, которые впоследствии могут быть проверены (42, с.53). Эти реалистические убеждения редко явно формулируются, но неявно поддерживаются всеми работающими учеными, особенно учеными, участвующими в экспериментальных исследованиях. Но концептуализация КМ меняется, если исследователь занимает позицию, согласно которой мы не столько познаем мир, сколько проецируем наши идеи на мир. Тем самым Ходжсон устанавливает эпистемологические различия между познанием объективного мира и наложением наших собственных идей и представлений на этот мир. Другими словами, он проводит различие между понятиями объективной и физической реальности. Такое разделение вполне корректно и, в принципе, хорошо знакомо. Однако оно значительно сложнее, чем простая констатация этого различия. Дело в том, что «постепенное выяснение относительно мира» происходит не с «чистого листа» некоторого полностью априорного знания, а опираясь на уже существующие на данный момент физические знания. Поэтому при наличествующем знании мира мы волей-неволей накладываем свои идеи и представления на объективно существующий мир. Это является особенностью нашего познания, своего рода «гносеологической обратной связью» познания объективного. Можно согласиться с Ходжсоном, что основная убежденность, лежащая в основе всех научных исследований, состоит в том, что их цель – получить знания о структуре и процессах объективно существующего мира. «Этот мир существует независимо от нас, существовал здесь прежде, чем мы были рождены и будет здесь после того, как мы уйдем» (42, с.53). Вместе с тем, чтобы научное исследование было возможным, мир должен быть рационален и непротиворечив, и, по крайней мере, частично открываться человеческому разуму. Трудно согласиться с тем, что мир должен быть исключительно рационален и непротиворечив. Колоссальность мира, с нашей точки зрения, значительно шире этих двух понятий, она выходит за рамки этих понятий. Он должен быть одновременно и таким, и «своим другим», т.е. в определенном смысле антиномичным. Рациональность и непротиворечивость представляют одну из сторон бесконечной сложности мира. Мир холистичен. В последнее время просматривается тенденция бурного развития причинной программы интерпретации КМ. Приведет ли эта тенденция к дальнейшему развитию философии здравого смысла (реализма)? В трактовке Ходжсона, подобный реализм непосредственно происходит из веры, что Вселенная (универсум) была создана и снабжена определенными свойствами, которые гарантируют, что природа ведет себя тем способом, которым она это делает, а не любым другим (Hodgson P. The Christian origin of science // Coyne lecture. – Cracow, 1995). Это гарантирует, что имеется внутренняя стабильность и рациональность природы, что делает возможным ее изучение. Ученые стремятся открыть свойства, которыми наделена материя, и естественные законы, которые описывают их поведение. Они делают это с помощью наблюдения и эксперимента, а затем пробуют интегрировать это знание в согласованное целое с помощью моделей и теорий. Научные теории являются попытками понять мир, и поскольку они становятся все более сложными и в более близком согласии с экспериментальными данными, они асимптотически приближаются к истинному описанию действительности, даваемому естественными законами. Они являются только частично истинными и подвержены пересмотру и развитию (42, с.54). В прошедшем столетии придерживались и такой точки зрения, что ученый просто коррелирует чувственные впечатления наиболее удобным и экономичным образом, и что бессмысленно спрашивать, что представляет реальность «там». Как мы можем что-то знать кроме как через наши чувственные впечатления, и почему «там» что-то должно быть кроме них? Это, однако, не в состоянии объяснять, например, почему ученые проводят эксперименты все с большей и большей точностью, получая, таким образом, данные, которые все труднее вписываются в существующие шаблоны? КМ была сформулирована в 1920-х годах, когда был очень влиятелен позитивизм. Не удивительно, что многие из инициаторов КМ мыслили в духе позитивизма, так, что многие из парадоксов, с которыми они сталкивались в квантовомеханическом анализе материального мира, были описаны в стиле позитивизма. Если имеется вопрос, на который нельзя ответить экспериментально, то он рассматривается как бессмысленный. Это – существенный элемент копенгагенской интерпретации, связанной с работами Н.Бора и его коллег. Они верили, что КМ достигла конца пути, так что никакой дальнейший прогресс невозможен (Поппер, 1956). Эта вера была усилена доказательством Дж. фон Неймана невозможности существования скрытых параметеров. Они также полагали, что волновая функция системы содержит все, что может быть известно относительно системы. Источник возникновения парадоксов, по Ходжсону, состоит в следующем: «Так называемые квантовые парадоксы возникают только, когда мы рассматриваем статистические утверждения относительно усредненного поведения большого количества систем, чтобы описать полностью каждую индивидуальную систему» (42, с.55). Так, гейзенберговский принцип неопределенности в целом означает, что невозможно измерить положение и импульс электрона одновременно: более точно мы знаем одно, менее точно – другое. Это может быть проиллюстрировано, рассматривая дифракцию луча электронов на узкой щели.