«Кошка Шредингера» Иммануила Канта

Д.А.Тайц, к.ф.-м.н.

Летом 1966 года в Калининграде работала Всесоюзная теплофизическая школа проф. Г.Н.Дульнева. Райкомовский работник, проводивший экскурсию по городу, остановился перед циклопическим куском гранита и сообщил: в 1955 году Хрущев, узнав, что в ФРГ выпущен значок в честь 700-летия Королевского замка, рассвирепел: «Пресечь реваншизм тонною тротила за каждый год. Наказать тех, по чьей вине замок не уничтожен до сих пор».

Замок, один из самых мощных в Европе. Его 12-метровая толща гранитных глыб не могла быть порушена ни артиллерией, ни авиацией. Немецкий гарнизон сдался, оставив щербатые, но не разбитые стены. Тогда же Хрущев «компенсировал» утрату приказом возвести в стенах московского Кремля убожество дворца Съездов. Сколько тротила пошло на уничтожение церквей и строений XVI–XVII веков в Кремле, неизвестно, но по Королевскому замку норматив Хрущева был перевыполнен раз в пять!

Существуют неразрушимые замки, рассчитанные на тысячелетия. Таким под золотым небом Греции был Платон. На каменистых холмах среди оливковых рощ – Сократ.

В Кенигсберге всегда будет возвышаться другой замок, родившийся одновременно с появлением самого города Кенигсберга. В этом грандиозном замке, в его бесчисленных залах с уходящими под небеса потолками уместились все наиболее значимые культурные, философские, антропологические, естественнонаучные построения современного мира.

Кенигсберг – моложе С.-Петербурга. Он провозглашен в 1724 г.

22 апреля в только что испеченном городе в день святого Иммануила в семье шорника Иоганна появился Кант. Слабенький хилый мальчик в 16 лет окончил школу. Каникул не было. Занятия с 7 до 18 часов. Обязательные языки – латынь, греческий, древнееврейский, польский, французский. Математика – факультативна. Английский не преподавался, но он его знал. Кончил школу – вторым. В 1740 году поступает в университет.

20-летний юноша («моложе» Поля Дирака), не окончив университет, издает работу, на титульном листе дата 1746 г. Это сочинение – физика.

Одна только фраза из этого труда дает основание назвать автора гением.

«Трехмерность [пространства] происходит, по-видимому, оттого, что субстанции в существующем мире действуют друг на друга таким образом, что сила действия обратно пропорциональна квадрату расстояния» [1] и далее: «Наука обо всех возможных видах пространства, несомненно, представляла бы собой высшую геометрию, какую способен построить конечный ум».

Поразительно! Первая половина XVIII века. Пространство, а тем более его метрика и размерность даже намеком не возникает как проблема в умах великих физиков того времени, тем более связь метрики с гравитацией. Удивляет его прозорливое видение геометрии как основы построения различных вариантов пространств. Такого рода мышление подходит XX-му веку, веку общей теории относительности.

В этом же сочинении Кант вполне в духе нынешних идей о множественности миров пишет: «Если возможно, чтобы существовали протяжения с другими измерениями, то весьма вероятно, что Бог где-то действительно их разместил. Но подобного рода пространства не могли бы ни в коем случае находиться в связи с такими пространствами, которые имеют совершенно иную природу». Это почти точная формулировка проблемы параллельных Вселенных Хью Эверетта и Джона Уилера (50-е годы XX века). В 26 лет (1752 г.) («возраст Эйнштейна и Гейзенберга») Кант представляет работу на соискание премии Прусской Академии Наук на тему изменения скорости вращения Земли, в которой приходит к выводу о том, что Земля испытывает в своем вращательном движении систематическое замедление, вызываемое приливным действием океанических вод, т.е. проявлением свойства гравитации. Незаурядная смелость молодого человека уподобить земной шар колесу в хорошо смазанной ступице! Следующее, космогоническое сочинение «Всеобщая естественная история и теория неба» появляется, когда «кенигсбергскому старцу» 31 год (он моложе Де Бройля – 34 и Шредингера – 38, возраст их ключевых открытий). Кант предлагает механизм образования звезд и Солнечной системы из первоначально распыленного диффузного состояния атомарной и пылевидной материи. Благодаря гравитационным силам происходит концентрация материи в большие тела – Солнце и планеты, при этом под воздействием сжатия Солнце разогревается. Силы, вызывающие движение к центрам концентрации разгоняют планеты и их спутники вокруг Солнца, вынуждая вращаться в одну сторону в одной плоскости, удерживаемые на своих орбитах противоборством сил отталкивания (центробежных) и притяжения. Тут же Кант делает открытие: Млечный путь – скопление движущихся солнц.

Здесь, как и в других естественнонаучных сочинениях Канта, основополагающая причина космогенеза – гравитация. Лаплас предложил аналогичную модель рождения планетных систем только через 40 лет.

Выдающийся астроном XX-го века Джинс разработал приливную модель, противоположную Кантовской. Планеты образованы из вещества Солнца приливной волной при сближении с более массивной звездой. Модель вошла в учебники и продержалась лет тридцать. Сейчас мы снова с моделью Канта.

Первая половина XVIII века. Разве может возникнуть сам вопрос о естественном происхождении Солнца и Земли, того, что, в сущности, ВСЕГДА? Даже Ньютон не ставил вопрос о возможности естественного механизма возникновения. По дерзостной необычности, убедительности, научной глубине, работы юного Канта напоминают релятивистский напор начала XX-го века.

Феномен всей жизни Канта стал языком, архитектурным планом, алгоритмом, фундаментом, строительным материалом, фасадом и интерьером мышления последующих поколений. Этот феномен обрел завершенную форму в знаменитых «Критиках». Смешны и глупы были бы попытки нашими силами критиковать или поправлять того, кто 35 буквами:

единство трансцендентальной апперцепции

исчерпал содержание одной буквы – «Я», здесь мы только лишь примерим выводы современных ключевых экспериментов физики к кантовскому пониманию природы времени и пространства, чтобы еще раз восхититься и подивиться его прозорливости. (Пусть простят знатоки Канта, что из многомерности выхвачен одномерный отрезок и притянут к нашей линии!)

Кант постулирует пространство и время как формы внутреннего созерцания, как априорные данности, первичное по отношению к понятиям. Понятия возникают в результате рассудочной активности, отбора общих признаков и конструирования некоего абстрактного объекта. Важно, что «понятие времени» не понятие, а созерцательное представление, подобное цвету. То, что находится вне субъекта сознания, вне субъективного созерцания Кант называет «Вещами в себе» (тотальность с «ничейной точки зрения»).

«Вещь в себе» не может быть пространственной и временной, ведь пространство и время – субъективные формы. Вещь в себе – причину ощущений, но не причину явлений Кант рассматривает как предельное понятие философии. Она воздействует на субъект, обеспечивая субъективному восприятию внешний коррелят. Вещь в себе – это то, что существует вне нас, само по себе, в отличие от того, какими они являются «для нас». По поводу этого ключевого положения Канта его критики говорили, что без предпосылки вещи в себе невозможно войти в философию Канта, и невозможно в ней оставаться [2].

Кант присваивает математике определенную квазионтологическую ценность. Она является описанием пространство-времени. Математика сохраняет свой априорный характер, потому что объект описания – это само созерцание. Суждения математики обладают всеобщностью и необходимостью. Наука в целом, принадлежность к науке определяется для Канта применением математики [3].

Развитие естественных наук после Ньютона, в первую очередь успехи механического толкования всего, что напрашивалось на объяснения в XIX веке, толкало многих выдающихся ученых к несогласию с Кантовским априоризмом. Почти все склонялись к объективности времени и объективизации «Вещи в себе». Не отвергая полностью «Вещь в себе», признавали эвристическую ценность этой идеи и полагали возможность познаваемости.

Воззрение и физический опыт XX века дают основания снова довериться Канту, почти полностью, и даже полностью в сущностном смысле его учения.

Никто не спорит, что возможность созерцания красного, желтого, любого цвета – внутреннее, априорная данность, и никаких цветов во внешнем мире нет, хотя имеется коррелят – электромагнетизм, крошечную часть которого мы «видим», воспринимая чувствами.

Неоспоримо, что восприятие звуков, мелодии – присуще субъекту, его сознанию, и никаких звуков вне не существует. И то, и другое сродни врожденному эмоциональному, а этого-то уж точно не отыщешь во внешнем мире. Ну а «Вещь в себе», проявляемая в явлениях конструируемых из наших внутренних категорий временем и пространства, цвета, звука? Познаваема? Достаточно взглянуть на то, как радикально менялись взгляды не просто, а «ученого» человека на мир за 3000 лет, да какое там, не менее 3-х раз они менялись и строились заново за последние 100 лет. И каждый раз: ВОТ ЭТО ТО, ИСТИННОЕ!

Кант с его пафосом критицизма и постоянным предостережением о границах разума, еще молодым человеком писал: «Человеческий разум столь склонен к созиданию, что уже много раз он возводил башню, а потом опять сносил ее, чтобы посмотреть, крепок ли фундамент» [1]. Фундамент – это вещи в себе. Виднейший современный философ Ричард Рортри в принципе отметает возможность познания «вещи в себе»: «Мы ищем непроницаемые случаи, нежели непоколебимые основания. Мы будем находиться в «логическом пространстве разума» нежели в причинных отношениях к объектам» [4].

Мощнейшее подтверждение верности Кантовского глубинного принципа вещи в себе – гениальная «теорема о неполноте». Эта теорема, доказанная Гёдлем в начале 30-х годов тогда же, когда были предложены знаменитые мысленные эксперименты «кошки Шредингера» и «ЭПР-эффект». Теорема Гёделя произвела ошеломляющее впечатление и сильно поубавила оптимизм «познаваемости»: невозможно, исходя из одной дедуктивной системы непротиворечиво и полностью описать реальность. Бесконечная цепь дополнительных систем описания все равно оставляет неописуемое, таящееся в глубине. Эта теорема о принципиальной ограниченности выразительных средств, применима к любому не математическому научному поиску оснований [5].

Кант в «Пролегоменах» видит значение своих сочинений не в создании науки, а в создании условий для появления науки, чтобы исключить то, когда под видом метафизики «можно нести вздор, не опасаясь быть уличенными во лжи».

Позитивисты XIX века терпеть не могла учения Канта. Где эти позитивисты! Великий представитель лингвистической философии Л.Витгенштейн, не приемля метафизику, брал за образец «Критику чистого разума». «По сути – не по форме – Витгенштейн во многом, вольно или невольно, двигался по пути, проложенному Кантом». «Правда – проблемы по духу близкие к Кантовским, вследствие их особого толкования повернуты к исследователю своей концептуально-языковой стороной» [6].

Невыразимость, неописуемость у Витгенштейна почти совпадает с вещью в себе. Вот из его «Наставления»: «А является «физическим объектом» – лишь тому, кто пока еще не понимает – либо того, что значит А, либо что значит «физический объект». Стало быть, это употребление слов – А «физический объект» – это логическое понятие (подобно цвету, величине...). Вот почему нельзя сформулировать такое предложение, как «физический объект существует» («О достоверности» Л.Витгенштейн) [6].

Все великие построения современной физики немыслимы без системы Канта, при этом некоторые его утверждения считаются излишне жесткими и категоричными. Больше всего упреков заслуживает утверждение Канта об исходной априорной пригодности только евклидовой геометрии к изучению явлений и принципиальной неприменимости других геометрий. Так великий математик Герман Вейль пишет: «Первоначальное восторженное поклонение Канту было отброшено из-за наивной ориентации Канта на евклидову геометрию» [7]. Это упорство Канта в «Евклида» действительно можно поставить ему в упрек. Гениальный мыслитель, столь высоко ставивший математику как инструмент познания (явлений), мог бы снизойти к современным ему математическим трудам и милостиво разрешить другие геометрии.

Установка Канта на время как «чистое созерцание, внутреннее априорное, субъекта» также не принималось некоторыми великими физиками, ценившими учение Канта, например Эйнштейном. Такие расхождения, как нам кажется, вызваны разным пониманием критерия пространства-времени для явлений и тем пространством и временем, что угнездились в душе человека.

Очень не любят Канта многие клерикальные философы, особенно католические, и не только. С.Л.Франк, например, полагал, что Кант – виновник войны 1914 года. Неприязнь отчасти вызвана тем, что по Канту принятие Трансцендентного Абсолюта отделено от познания феноменов и требует не бездумной веры, а усиленной работы мысли, например в такой форме, как об этом рассуждал вполне по-кантовски, разочаровавшийся из-за Евклида Г.Вейль:

«Бог, как завершенное бесконечное, не может и не будет постигнут разумом; ни Бог не может проникать в человека путем откровения, ни человек не может постичь Бога путем мистического восприятия. Завершенное бесконечное мы можем выражать только в знаках» [7].

Ныне с позиции XXI века можно много обоснованных упреков адресовать гению XVIII века, Кант, услышав, вряд ли снизошел бы для ответа, разве что по поводу Евклида, а может быть, он бы ответил словами Платона в адрес Аристотеля: «Этот жеребенок лягает вскормившую его кобылу».

На юбилей 1784 года профессору подарили медаль с аллегорическим изображением падающей Пизанской башни, но от подписи «Угрожает, хотя и не падает» воздержались, и зря. Приверженность ученых идеям Канта, частично или полностью, осознанных или не вполне, но так или иначе захваченных кантовским мировосприятием можно показать бесконечным цитированием.

«Кант, поставил границу, но не закрыл ее, оставив открытость странным вещам, которые послужили поводом, чтобы начать мыслить» – Рорти [4] (как легко подпадает под такое толкование современный физический опыт!).

«Кант шокировал нас полным отказом: мы никогда не узнаем абсолютно ничего о его «вещи в себе». Новым же в современной постановке является следующее: не только впечатления, которые мы получаем из окружающей среды сильно зависят от нашего сенсорума, но и обратно, сама окружающая среда модифицируется нами» – Э.Шредингер [8].

«Кант выступил как естествоиспытатель... Кант, во всяком случае, был прав, когда он представлял время как запечатленную человеческим разумом форму созерцания» – М.Лауэ [9].

«Исходный пункт критической философии Канта, его акцент на активной роли человека в научном описании вполне приемлем для нас» – И.Пригожин [10].

Вот, почти наугад, цитаты из многочисленных высказываний Вернера Гейзенберга [11]:

«Кантовское «априори» современной физикой нисколько не отвергается, оно только в известном смысле релятивизируется. Понятия классической физики, т.е. между прочим, и «пространство», «время», «причинность» являются в этом смысле априорными для теории относительности и квантовой теории».

«Я считаю, что кантовский анализ познания содержит подлинное знание, а не неопределенное мнение, и что он остается верен везде там, где живые существа, способные к рефлексии, вступают с окружающим миром в отношение, которое мы с нашей человеческой точки зрения называем «опытом»!»

Эйнштейн пишет: «Я не был воспитан в традициях Канта и довольно поздно пришел к пониманию того действительно ценного, что имеется в его учении, наряду с заблуждениями. Оно заключено в утверждении: «Реальное нам не дано, а загадано... Вопросы о «природе реального» бессодержательны» [12].

Изменчивость наших представлений об устройстве «внешнего мира» во многом подпитывает ощущение загадочности, сокровенности – ощущение границы возможности познания. Понятие предельной, но непознаваемой реальности «вещи в себе» поддерживает правоту Канта, как и вариабельность фундаментальных понятий пространства и времени, как это наблюдаемо в последнее столетие. Их априорность, непоправимая невыводимая данность, впечатанная вместе с рассудком – неоспорима. А вот присутствие того, что называется «время» в явлениях в какой-то степени надо доказывать. Это понятие во многом полиморфно, а иногда противоречиво (в квантовой физике), что подтверждает загадочность и удаленность от понимания «истинной реальности». Складывается впечатление, что между внутренним временем, заданным рождением, временем нашей самости и понятием «времени» физического мира такое же отношение, как и для врожденной данности созерцания красного и длины волны 7 мкм электромагнитного излучения.

Конечно время (созерцания, самости) и понятие времени для «вещей» разные, и в этом сопоставлении оправдан отказ Канта признать то «время» вовне субъекта. Время внутреннего созерцания направлено в прошлое, там его онтологическая основа. Стрела этого времени заостряется назад, источаясь вместе с памятью, будучи тупой, размытой впереди.

Время – понятие в мире явлений – направлено вперед. Оно необратимо. Любая вещь, любое явление мириадом своих молекулярно-атомных сердец «ощущают» размывание, погружение в энтропийный океан.

Время и понятие «время» – очень разные часто непохожие сущности. Надо отдать должное релятивистской физике, вследствие строгой и последовательной логики этой науки на место времени и пространства было введено понятие интервала (времяподобного, пространственноподобного).

Боже мой! Как не похоже понятие времени мира Минковского на Ньютоново, отождествляемое с внутренним. «Время-пространство-интервал» – сложная функция, куда входят мнимые величины!

Мало того, пространство-время спаяны в одно понятие, но могут переливаться одно в другое (далеко от субъективного времени, разделенного с субъективным пространством).

Понятие одновременности – фундаментальнейшая психологическая необходимость, сущность определяющая расстановку впечатлений субъекта – принципиально лишено онтологичности в современной физике. Одновременность для одного разновременно и происходит в любой последовательности для другого, перемещающегося наблюдателя. Атомы авторучки, перемещающейся вдоль листа бумаги, колеблются с частотой порядка 1020 Гц. Они зафиксируют расхождение между синхронно работающими часами над столом в несколько сотен миллиардов циклов. Мало того, расстояние между часами изменится (для атомов авторучки).

Утверждение, что ничтожность эффекта деформации времени не может иметь значения для философского анализа, и тем более практически, глубоко ошибочно!

Если бы то, что ощущается временем и пространством, совпадало в сущности своей с реальным объективным временем, то мир был бы иным, если вообще существовал! Это с абсолютной достоверностью подтверждают физические законы, один из которых на 99% определяет форму и возможность существования современной цивилизации.

Электромагнитное поле возникает в силу лоренцева сокращения времени и расстояния при движении электронов в проводниках. Скорость этого движения доли миллиметра в секунду, т.е. в десять раз медленнее, чем бежит перо по бумаге. Эта скорость – одна тысячемиллиардная от скорости света, а эффект зависит от квадрата этого соотношения – 10-24! «И такая, ничтожная деформация времени может быть причиной возникновения сил, разгоняющих железнодорожный состав массой в десятки тысяч тонн до скоростей в сотню километров в час» [13]. Ничтожный, неуловимый эффект, отличающий субъективное время от того, что мы мним «временем», создает структуру и генерирует законы физики.

Астрофизик Бриан Грин, отмечая сущностные различия внутреннего и физического времени, пишет, что «они указывают на фатальный изъян общепринятой концепции пространства и времени» [14].

Однако, ничтожные, но значимые различия не всегда столь ничтожны. Оно, это «понятие времени-пространства» может вести себя чрезвычайно причудливо. Время для системы отсчета, связанной с фотоном – исчезает. Фотон по «собственному времени» всегда и везде.

Время (наших чувств) вблизи границы коллапсирующего тела (черной дыры) замедляется, а то и останавливается.

Воистину то время, которым оперирует современная физика (мир явлений), особенно квантовая и астрофизика, могло бы даже иметь другое имя. Ведь обозначаем мы единицы мощности именем лошади. С таким именем легче ощутить «интенсивную» энергию. И в этом случае легче было бы поверить Канту в том, что имеет и что не имеет отношение к «вещи в себе».

«Время не есть эмпирическое понятие, выводимое из какого-нибудь опыта. В самом деле, одновременность или последовательность даже не воспринималась бы, если бы в основе не лежало априорное представление о времени» [15].

Продолжение читайте в № 29 журнала "Атомная стратегия"

Журнал «Атомная стратегия» № 28, февраль 2007 г.

назад

Материалы из архива

10.2009 Чернобыль и Саяно-Шушенская ГЭС: что ведет к катастрофе

О.М.Ковалевич, доктор технических наук, профессор  Авария на Саяно-Шушенской ГЭС (СШ ГЭС) всколыхнуло воспоминания о Чернобыльской катастрофе, в том числе среди тех, кто был её свидетелем  не со стороны. Много общего, несмотря на возможность извлечь уроки за более чем двадцатилетний разрыв по времени. Толчком к созданию этих заметок послужила статья Б.И.Нигматулина [1] и  дальнейшие публикации в СМИ, где особо впечатлил анализ возможных причин и путей развитий аварии  в [2].

6.2008 От ''Севмаша'' отчаливает атомная станция

Александра Грицкова, газета «Коммерсантъ»"Росэнергоатом" рассматривает возможность расторжения контракта с ОАО "Севмашпредприятие" по строительству головной плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС). На заводе утверждают, что причиной задержки строительства является недоработка проекта. Эксперты говорят об очередном примере неконкурентоспособности российского гражданского судостроения, но сомневаются, что контракт будет разорван.

2.2009 Проект УЭХК доказал свою состоятельность НТС «Роснано»

Дионис Гордин, член правления – управляющий директор госкорпорации "Роснано": - 17 февраля состоялось знаменательное событие – еще один проект из региона прошел научно-технический совет (это самый сложный этап прохождения проекта в госкорпорации), чем доказал свою состоятельность (речь идет о проекте Уральского электрохимического комбината по производству катализаторов для очистки выхлопных газов автомобилей, – прим.).