Критика матеріалізму як основи наукового пізнання

Головна мета атомної, теорії, її, так би мовити, програма складається, за твердженням Гейзенберга, в тому щоб звести світ до одного "початкового речовині" [1, с.96]. Але цьому заважає наявність у сучасній фізиці ряду різних типів частинок матерії - електронів, протонів, нейтронів і ін Щоб здійснити програму цього відомості. Гейзенберг оголошує, ніби ці частки матерії є, не що інше, як різні форми однієї й тієї ж енергії: «Ми тепер знаємо те, що сподівалися знайти стародавні греки, а саме, що дійсно існує тільки одна основна субстанція, з якої складається все існуюче . Якщо давати цієї субстанції найменування, то її можна назвати не інакше, як «енергія» ... Матерія у власному розумінні слова складається з цих форм енергії, до чого завжди слід додавати енергію руху ... Різноманіття явище нашого світу створюється ... різноманіттям форм прояву енергії » [1, с.98-99]. Для обгрунтування цих тверджень Гейзенберг використовує факт перетворення пар електронів і позитронів в фотони (квянти світла), які він розглядає як форму енергії. З іншого боку, він заявляє, що відома в атомній фйзіке формула: Е = mc2 (де Е - енергія, m-маса, з - швидкість, світла) означає, ніби енергія «має» масою.

В процитованих словах Гейзенберга міститься вже не просто інформація про фізичних даних, але їх певна інтерпретація філософського  характеру. Вдумуючись в сказане, доводиться зауважити, що поняття матерії виявляється  в нього настільки невизначеним, що втрачає навіть той зміст, який спочатку неявно передбачалося. А саме - матерія розумілася як речовина, як субстрат елементарних частинок. з  яких побудовані атоми звичайних  тел. Але якщо матерія представляється  в той же час і енергією, тоді залишається абсолютно незрозумілим, який сенс має твердження «матерія перетворюється в енергію». А тим  часом це твердження повторюється як само собою зрозуміле в різних статтях Гейзенберга.

Помічаючи в працях Гейзеноерга невизначеність змісту поняття матерії і його ототожнення  з поняттям енергії, М.Е.Омельяновскій припускає [6, с.27], що використання поняття матерії представляло для Гейзенберга особливі труднощі. З одного боку, він не може не оперувати цим поняттям, оскільки дослідження структури матерії з часів античності до наших днів становить предмет його роздумів. Особливо це поняття, як йому видається, було покладено в основу концепції Демокріта. Але в той же час, з іншого боку, він хотів би, як ми вже помітили, з усією визначеністю підкреслити, що сучасна фізика реалізує швидше програму Платона, як би відмовляючись від поняття матерії. 
Поняття матерії, як відомо, можна визначити як свого роду скорочення, в якому ми охоплюємо по їх загальним властивостям безліч різних чуттєво сприйманих речей. Оскільки мікрооб'єкти постають нам скоріше як абстрактні образи, а не як чуттєво сприймані речі, поняття матерії охоплює ці образи, об'єднуючи в собі все те загальне, що ми вважаємо притаманним їм.

Досліджуючи картину  природи, як вона малюється сучасною фізикою, Гейзенберг зауважує, що матерію  вважали «чимось перебувають  у зміні явищ». Поняття матерії  і схоплює це перебуває в змінюється. Як би ми не називали постійне у змінах, які розгортаються перед нашим  чуттєвим або теоретичним поглядом, воно виявляється глибинною основою самих процесів, а його відтворення в понятті - основою нашого розуміння цих процесів. Поняття матерії в різні історичні епохи по-різному схоплює це постійне у змінах і тим самим кожен раз по-своєму осбеспечивает умова теоретизації нашого знання. Атоми Демокрита дають нам історично перший образ цього постійного - вони вічні і незмінні. У фізиці частинок ХХ століття ми знаходимо більш глибокий образ цього постійного у вигляді різного типу симетрій та відповідних зберігаються величин, які характерні для всіх відомих перетворень. Поняття матерії істотно змінилося з часів Демокрита. Але при всьому зміну було б методологічним недоглядом не помічати того історичного інваріанта, який становить неминущий зміст цього поняття [6, с.25].

Коли Гейзенберг каже, що всі елементарні частинки як би виготовлені з одного матеріалу, то тим самим він і вказує на фундаментальний ознака поняття  матерії. Сам цей матеріал, як вважає Гейзенберг, і можна назвати матерією. Гейзенберг вірно зазначає істотна  ознака цього поняття, але каже, що те загальне, що лежить в основі всіх перетворень, можна назвати не тільки матерією, але ще й енергією. Тим  самим Гейзенберг вказує на найістотніше в змісті поняття матерії а  саме на її сталість при всіх перетвореннях, бо те ж саме можна сказати і про енергію.

Однак було б помилковим ототожнювати ці поняття. Енергія - поняття  фізичне, матерія - поняття філософське. Тут, в галузі фізики, на грунті теоретичного пізнання вони стикаються настільки, що виникає спокуса повністю ототожнити їх і тим самим усунути одне з них як зайве в науковому  мовою. І хоча Гейзенберг в явній  формі не робить цього, тим не менш його прагнення підкреслити пріоритет  методологічної концепції Платона  може створити у читача враження, що він схильний замінити поняття матерії  поняттям енергії. Але таке трактування  позиції Гейзенберга в його відношенні і поняття матерії була б неточною. Якщо розглянути його концепцію в цілому, то побачимо, що глибоке осмислення всього ходу наукового пізнання, яке представлено, зокрема, і в книзі «Кроки за горизонт», вьнуждает Гейзенберга не скасовувати, але поглиблювати поняття матерії. Це осмислення, проведене Гейзенбергом з такою грунтовністю, не дозволяє розгорнутися вказаною упередженню в помилкову позицію.

В ХХ столітті відбулися  глибинні зміни в підставах атомної  фізики. Наукове пізніші зустрілося з такою областио реальності, яку  неможливо виразити в звичних  поняттях. У класичній науці само собою розумілося розділення природних  об'єктів і нашого знання про них. Якщо ми хочемо зрозуміти структурну картину матерії на рівні елементарних частинок, то ми змушені прийняти до уваги і ті фізичні процеси, за допомогою яких ми отримуємо знання про ці частинках. На відміну від  матеріальних об'єктів повсякденного  досвіду питання про існування  мікрооб'єктів сучасної фізики принципово опосередкований нашими засобами пізнання. Ось чому сучасне знання про мікросвіт  не просто говорить нам про матерію  як такої, але змушене звернутися до самого себе, так би мовити, включити рефлексію в сам зміст знання. Поділ природних об'єктів і  людського знання про них стало  проблематичним. Гейзенберг зауважує в цьому зв'язку, що сучасна атомна фізика усвідомлюється тепер «всього  лише як ланка в нескінченному  ланцюзі взаємини людини і природи» [2, с.295]. 

«... Ті складові частини  матерії, які ми спочатку вважали  останньою об'єктивною реальністю, взагалі не можна розглядати самі по собі» [2, с.300]. Метою дослідження, пояснює він, уже не є пізнання атома і його руху незалежно від експериментально поставленого питання. 
Треба погодитися з Гейзенбергом, що сучасна наука, і не тільки фізика, змушена з особливою увагою звернутися до засобів свого дослідження для того, щоб знайти глибинні закономірності матерії, приховані від нас у відсутності рефлексивного ставлення до пізнання.

Об'єктом дослідження  сучасної науки аказивается не просто об'єктивна реальність, а й саме знання про неї, оскільки воно є засобом  осягнення світу. Затвердження про  об'єктивне існування тих речей, які становлять результат дослідження, виявляється саме по собі серйозною проблемою.

Основні труднощі квантовоі  теорії при її побудові коренилися саме в цій проблемі. З описаної ситуацією в квантовій механіці вдалося впоратися за допомогою  особливого математичної мови. Розвиток математичного формалізму квантової  теорії, а потім і фізики елементарних частинок неминуче призвело до виявлення  та математичної формулюванні специфічних  інваріантів відповідних перетворень, які й дозволяють нам говорити, що мікрофізика допомогою рефлексивного  ставлення до свого дослідження  знайшла нові критерії об'єктивності. Особливості мікропроцеси такі, що при їх дослідженні виникла не тільки проблема дійсного існування  цих об'єктів, а й проблема можливості їх існування. Поняття матерії передбачає не тільки необхідність пошуків загального і зберігається, стійкого в досліджуваних  об'єктах, не тільки рішення проблеми взаємини людини і засобів її пізнавальної діяльності до світу природи, але, виявляється, включає в себе ще й категорію  можливості. Тим самим ми ніби повертаємося не тільки до ідей Демокріта і Платона, але й до концепції матерії  Аристотеля, який вперше звернув увагу  на значимість цієї категорії. Гейзенберг вказує на неминучість і необхідність звернення до категорії можливості для більш глибокого осмислення даних сучасної фізики.

4. «Копенгагенська інтерпретація» квантової механіки.

Філософія сучасного  природознавства, на думку Гейзенберга  і Бора, розвинулася з філософського  узагальнення результатів квантової  механіки. Таке узагальнення, як вважають ці вчені, дано в тій інтерпретації  квантової механіки, авторами якої вони є (Гейзенберг називає її копенгагенської  інтерпретацією).

Копенгагенська  інтерпретація починається, за словами  Гейзенберга, з парадоксу: приймається, що атомні явища повинні описуватися  в поняттях класичної фізики, і  одночасно зізнається, що ці поняття  не пристосовані точно до природи  та їх застосовність обмежена співвідношенням  невизначеностей [3, с.25, 33] .

Далі Гейзенберг роз'яснює ідею додатковості: корпускулярна  і хвильова картини поведінки  атомних об'єктів взаємовиключають одна одну, бо певна річ не може бути одночасно часткою (тобто субстанцією, обмеженої дуже малим об'ємом) і  хвилею (тобто полем, що тягнуться  в просторі великого розміру). Але  обидві картини доповнюють один одного, якщо використовувати обидві картини, то в кінці кінців вийде правильне  уявлення про те вигляді реальності, який таїться в наших атомних експериментах [3, с.29]. 
Таким чином, копенгагенської інтерпретації, по суті, необхідно було осмислити діалектику атомних процесів, яка знайшла вираження у відкритті протилежних корпускулярних і хвильових властивостей атомних об'єктів.

Відзначимо два  аспекти копенгагенської інтерпретації. Перший з них, що розвивається Гейзенбергом, зводиться до наступного. У класичній  фізиці допускається, що неточності у  вимірі можна зробити як завгодно малими, тобто в принципі можливо  звільнитися від впливу процесу  вимірювання на об'єкт; в квантовій  теорії таке звільнення в принципі неможливо, оскільки в ній фігурує  співвідношення невизначеностей, яке  обумовлює неточності у вимірі об'єкта (ідея «принципової неконтрольованості»).

Другий аспект - ідея додатковості. Філософський зміст  цієї концепції полягає в твердженні, що об'єкт і суб'єкт нерозривно пов'язані один з одним і що вони не можуть існувати один без іншого. «Концепція додатковості» розриває внутрішню єдність корпускулярних і хвильових властивостей мікрооб'єктів  і оголошує їх «додатковими» один до одного: коли мікрооб'єкт проявляє хвильові властивості, тоді нібито не має сенсу говорити про його корпускулярних властивості, і навпаки, наявність корпускулярних властивостей нібито повністю виключає існування хвильових властивостей. Виходить так, ніби вся справа саме в особливому «принципово неконтрольованому» взаємодії приладів з мікрооб'єктів. Ці прилади і «принципово неконтрольоване» взаємодія такі, що при застосуванні приладів одного типу мікрооб'єкт знаходиться в просторі і часі, але зате перестає підкорятися закону причинності; при застосуванні ж приладів іншого типу мікрооб'єкт нібито перестає існувати в просторі і часі, але зате починає підпорядковуватися принципу причинності. Звідси і випливає «взаємозв'язок» мікрооб'єкт і суб'єкта, який за своїм уподобанням за допомогою відповідного приладу або «скасовує» закон причинності, або «вводить» його в дію; або «вводить» мікрооб'єкт в простір і час, або «виводить». його за їх межі.

Цю ідеалістичну і метафізичну «концепцію додатковості»  Гейзенберг і Бор оголошують основою  не тільки квантової механіки, а  й усього наукового пізнання. »Агностичний характер« концепції додатковості », що захищається і розвивається Гейзенбергом, ясно виявляється так  само і в твердженні, ніби наше мислення прііціпільно НЕ в змозі вийти  за межі понять класичної механіки; 6удто, досліджуючи мікропроцеси, фізика змушена обмежується тільки тими поняттями, які характеризують макроскопічний прилад; ніби наше пізнання завжди неминуче, за самою своєю природою є "макроскопічними". Іншими словами, хоча мікрооб'єкти не є  зменшеними копіями макроскопічних тіл і не підкоряються законам  класичної механіки, ми нібито неминуче повинні характеризувати їх цими неадекватнимі їм поняттями і  процес фізичної науки полягає нібито тільки в тому, що ми знайшли межі застосування понять класичної механіки, хоча вийти за їх межі не в змозі.

В дійсності ж  квантова механіка зовсім не обмежується  поняттями класичної механіки, не зупиняється на них, а виробляє зовсім нові фізичні поняття, адекватной природі досліджуваних нею мікрооб'єктів і відносяться не до приладу, а саме до самих мікрооб'єкт. Головним досягненням квантової механіки як раз і є вироблення цих нових понять, а зовсім не встановлення «кордонів застосовності» старих понять, хоча, безсумнівно, вироблення нових понять мала своїм наслідком виявлення меж застосовності старих понять. Так зване «співвідношення невизначеностей», тлумачиться Гейзенбергом як якийсь «межа точності» або «ступінь приложимости» класичних механічних понять, насправді є виразом внутрішньо суперечливою корпускулярно-хвильової природи мікрооб'єктів, відображенням нової специфічно квантової зв'язку їх імпульсів і координат. Воно  х - невизначеність у вимірі координатиD h, де ³ р D х • Dмає вигляд:   р - невизначеність у виміріDмікрооб'єкта в деякий момент часу;  відповідної складової імпульсу мікрооб'єкт в той же момент часу. Гейзенберг вивів це співвідношення не безпосередньо з математичного апарату квантової механіки, а на підставі уявного експеріента з одного мікрочастинок. Зазначимо, що співвідношення невизначеностей можна написати і для енергії івремені, числа частинок і фази хвилі в квантових полях [4, с.62-63].

Перш за все в  аспекті копенгагенської інтерпретації, розробленому Гейзенбергом, підкреслюється не стільки та думка, що мікрооб'єкт  не можна приписувати властивості  і поведінку макрооб'єктів, скільки  йдеться про «неточності», пов'язаних із застосуванням до мікрооб'єктів  класичних понять. Цим «неточностей»  і відповідно істолкованкому співвідношенню невизначеностей приписується невластивий  їм фундаментальне значення в квантовій  механіці У дусі такого тлумачення і пропонує Гейзенберг рішення парадоксу, з якого - про це йшла мова вище - починається квантова механіка.

Чому поняття  класичної фізики, за допомогою яких описуються експерименти з атомними об'єктами, не точно відповідають цим  об'єктам? В єдності протилежних  корпускулярних і хвильових властивостей, невід'ємне від мікрооб'єкт, як раз  і полягає основа неточного (або  обмеженого) застосування до мікрооб'єкти класичного поняття частинки. Але, за Гейзенберг, як ми знаємо, одна і та ж річ «не може бути одночасно і часткою і хвилею», він стверджує, що «спостереження грає вирішальну роль в атомному подію і ... реальність розрізняє ся залежно від того, спостерігаємо ми її чи ні »[3, с.32]. І ще: «Класична фізика грунтувалася на припущенні - можна сказати, на ілюзії, - що можливо описати світ або щонайменше частину світу, не кажучи про нас самих ... Чи відповідає цьому ідеалу Копенгагенська інтерпретація квантової теорії? .. Наскільки можливо, квантова теорія відповідає цьому ідеалу ... Вона зовсім не розглядає свідомість фізика як частина атомного події. Але вона починає з поділу світу на об'єкти і решта світу і з умови, що цей інший світ описується в поняттях класичної фізики »[3, с.34]. 
Таким чином Гейзенберг знаходить підставу обмеженого застосування класичних понять до мікрооб'єктів, стаючи на шлях заперечення поняття об'єктивної реальності, яке - як він вважає - лежить у філософському фундаменті тільки класичної фізики. Вірніше, поняття об'єктивної реальності настільки залишається у квантовій механіці, наскільки це дозволяє - така думка Гейзенберга - співвідношення невизначеностей.