«Кошка Шредингера» Иммануила Канта

Д.А.Тайц, к.ф.-м.н.

По Канту «Внутреннее чувство есть созерцание нашей самости и нашего внутреннего состояния. Время есть не что иное, как форма подобного состояния». «Пространство есть необходимое априорное представление, лежащее в основе всех внешних созерцаний» [2].

Кант жестко настаивал на непознаваемости «вещей в себе» и априорности, субъективности пространства и времени в эпоху, когда ньютоновская механика с ее абсолютным пространством и временем объясняла все и не нуждалась в непознаваемой сущности, разве что в первоначальном толчке Творца. А вот в XX веке целый каскад исследований и открытий несли подтверждения верности концепции Канта, правда, смягчая его установки и безапелляционность. Это были ошеломляющие открытия такой остроты, что, по словам Честертона, деятельность современников Эйнштейна заключалась в поисках лекарств от головокружения.

Все без исключения фундаментальные открытия в микро­ и макромире подтвердили главное у Канта: «Связь пространства и времени реализуется лишь в познающем субъекте. Вне человека, в мире вещей самих по себе возможны иные виды существования и последовательности. «Учение Канта при всей своей внешней абсурдности открывает возможности релятивистских интерпретаций пространства и времени» [16].

О чем говорят потрясающие исследования и эксперименты, ломающие интуитивное, возводящие человеческое сознание на новый виток своей исключительной, несводимой к материи мощи?

Принцип неопределенности Гейзенберга. Невозможность определения для микрообъекта двух сопряженных параметров, скажем, координаты и импульса. И такое невозможно не только потому, что измерение оказывает воздействие, «выбивая» в неопределенность другой параметр. Сущность принципа в том, что частица, скажем, «точечный» электрон вообще не имеет траектории и координаты. Его положение описывается функцией вероятности, он «не прыгает» с места на место, как песчинка на звуковой мембране. Он возникает и исчезает в определенном пространстве, доступном нашему восприятию, не имея этого пространства для себя.

«Ящик Гейзенберга». Невозможно утверждать, что электрон в левой или правой половине ящика. Он везде. При открывании ящика он реализуется непредсказуемо в любом месте. «Электрон, атом или другая материальная частица не имеет определенного местоположения, ее «нигде нет». Это состояние называется у физиков «состояние суперпозиции». Априорные формы созерцания времени не пригодны для реальности электрона (фотона и других частиц).

Еще более «диким», непостижимым инстинктивному чувству размышляющего, опыт по прохождению электрона (фотона и др.) через 2 щели или отверстия. Назовем это опытом Фейнмана. Расстояние между щелями в тысячу раз больше электрона. Электрон – точечная, принципиально неделимая частица. При прохождении плоскости со щелями даже пущенные поодиночке электроны показывают картину прохождения через две щели одновременно, недвусмысленно демонстрируя, что он взаимодействует сам с собой, практически мгновенно (в плоскости, где расположены щели). При этом мгновенная информация электрона о самом себе в разных местах – величайшая, неразрешимая загадка.

Такой же тайной пространственно-временной необычности является мысленный эксперимент, предложенный Эйнштейном, Подольским, Розеном (ЭПР) для исследования параметров, разделенных значительными пространственными расстояниями частиц. Есть много вариантов этого уже не только мысленного эксперимента [17]. Возьмем описание «опыта» из [18]. Вообразим, что два электрона А и В отскакивают друг от друга на расстояние, достаточное, чтобы ни один из них не мог оказать существенное воздействие на другой. В этом есть определенная хитрость, ведь если провести наблюдение за А, можно строить выводы относительно В, и никто не сумеет доказать, что при наблюдении А столкновение затронуло В или что вообще каким бы то ни было образом было осуществлено воздействие на В. При этом такого рода воздействие на ожидаемый результат оказывается независимым от расстояния и принципиально мгновенно, т.е. вопреки «принципа относительности». Имеется много объяснений именитых физиков, даже самого Бора, все же оставляют нераскрытый механизм «этих странных вещей, которые создали нам так много проблем с философией».

«ЭПР эффекты говорят, что полный анализ трудностей, указанных Эйнштейном, Подольским, Розеном требует пересмотра самой логики» (М.Борн) [23].

Зловеще, страшновато выглядит еще один мысленный, логически строгий, эксперимент, предложенный гуманнейшим и мудрым Эрвином Шредингером, который вошел во все пособия и труды по квантовой механике как «Кошка Шредингера».

ЦАРЬ – ГОРЫ

Хотя, все учёные болтуны и балбесы,
Например, Лейбниц не пригоден
даже стоять в карауле*,
Науки нужны, дабы не косили отвесы
И не отклонялись пули.
Лобастые, кому масло –
число, а хлеб – телескопы,
Пизанствуют замкам,
в восторге от привидений.
Но явится призрак,
бродяга мощёной Европы,
Спрямит по отвесу,
расправит, пригнёт на колени.
Научит, не Рейном,
а Волгой напившись досыта:
«Затем «не нагрянет
без тонны на год раритету,
Что Замок, что Башня,
что Будда – 700 динамита
И веников
сотня-другая в отчетную смету».
К селению Альтштадт,
вблизи островочка Кнайпхофа,
К речушке Пергале
(неведомо, где ударение),
Прижались влюбленно,
и так до последнего вздоха,
Один, кому мал Млечный Путь,
другой, кому мало и Рейна.
Лет 200 тому,
всполошилась охранная рота.
Да сам губернатор и тот...
даже взмокла рубашка.
В 11.30 не вышел изза поворота
Тщедушный профессор.
Слетела башмачная пряжка.


* Высказывание Фридриха-Вильгельма I, короля Пруссии.

В изолированном от внешнего воздействия помещении размещен возбужденный атом (состояние суперпозиции) и кот. В случае спонтанного излучения происходит разбиение ампулы, и кот погибает (да простит Шредингера общество защиты животных). Если излучение не происходит, кот, разумеется, жив. Состояние суперпозиции описывается математической формулой, оценивающей вероятности всех возможных исходов состояния суперпозиции, включая вероятность излучения («кот мертв») и неизлучения («кот жив»). Поскольку ящик закрыт, для внешнего наблюдателя единственно возможное описание системы – одновременное представления сочетания мертвого и живого кота1.

1 Летящая вдоль каменных глыб стеклянная бутылка составлена из собственных осколков, которые еще не существуют, эти несуществующие осколки можно описать вероятностной функцией распределения по величине, числу и пространству метания как функцию энергии бутылки. Как только бутылка наткнется на камень, происходит коллапс этой вероятностной функции и реализуется конкретным один из тысяч вероятных исходов (см. «АС» № 5, 2006)

Как пишет Аккарди, «Кошка может находиться в состоянии суперпозиции между жизнью и смертью только тогда, когда никто за ней не наблюдает. В этом смысле кошка Шредингера не патологический эксперимент, сконструированный к настоящему времени, но пример парадигмы любого процесса для изменения свойств микромира». Непроницаемое, «происходящее» внутри этого атома-носителя суперпозиции и, соответственно, сцепленного с ним «ящика с кошкой» – характеризует «вещь в себе», прозорливо постулированную Кантом. Такие резкие и неприемлемые априорной врожденной логике и интуиции результаты опытов выявляют запредельные (привычному разуму) законы и свойства в ходе глубинного зондирования мира вещей и явлений («прикосновения к вещи в себе»).

Грандиозна и невообразима пропасть между пространством-временем внутреннего созерцания и опытной экзотикой чисел и параметров, за ними стоящих, которую мы за неимением других терминов или из уважения к чувствам продолжаем называть временем.

Эксперименты типа ЭПР или кошки Шредингера, «щелей» Фейнмана «бросают суровый вызов любому «реалистическому» описанию мира, которое может комфортно вписаться в обычное пространство-время», – пишет Р.Пенроуз [20]. «Нет, вы не сможете этого понять. Зачем я буду докучать вам всем этим?.. Дело в том, что я сам этого не понимаю. Никто не понимает», – пишет Р.Фейнман [21]. Кант два с половиной века назад понял, почему это «никто не понимает»!

Итак, время и пространство физики, а только она обладает «мандатом» на прощупывание «вещи в себе», имеет мало общего с априорными созерцаниями нашего разума. Общее только в названии.

Есть поразительное явление – античастицы. Строгая интерпретация этого явления позволяет считать их «обычными» частицами, но двигающимися обратно во времени-пространстве (из будущего в прошлое). Этот теоретический и экспериментальный феномен совершенно особого свойства вещей – авторитетнейшее подтверждение правоты Канта; рассматривавший время как чистое созерцание.

То, что мы называем временем, в естествознании соотносится с нашими чувствованиями, как название «ароматы» кварков с запахами, данными обонянию.

Классическая (ньютонова) физика сконструировала свои понятия по образцу чувствования человека, успехи науки убедили, возникла уверенность в абсолютной присущности такого времени Миру. Современная физика столкнулась с непригодностью важных классических понятий в микро­ и макромире. Вот слова Бора: «Понятие о дополнительности выражает наше положение в вопросе об отождествлении фундаментальных свойств материи, которые оказались вне пределов применимости классического описания» [19]. Не то же ли говорил Кант о границах применимости априорных понятий в познании ноуменов.

Установка Канта – это, по сути, принцип дополнительности, высказанный за двести лет до Бора. И в этом можно поставить кёнигсбергского мудреца рядом с Демокритом, Анаксагором, Эпикуром.

Современная наука в напряженные моменты размышлений сталкивается с антиномиями, попытки разрешения которых направляют к понятиям неприступного, трансцендентного. Антиномии – это реальность, которую невозможно не принять или отбросить. Таковы были морально-этические антиномии Библии: история Иова, жертвоприношения Авраама, борьба Иакова с Богом. Кант придавал исключительное значение антиномиям разума, причинам их возникновения. В «Критике чистого разума» одним из основных доказательств идеи априорности служат антиномии чистого разума – противоречивые утверждения, к которым приходит разум, когда он отваживается судить о вещах в себе, т.е. о мире, существующем независимо от созерцания [22]. Логическими антиномиями были и остаются «Парадокс Зенона» или современный парадокс-утверждение: «Сейчас я лгу» [5]. Современный анализ микро­ и макрофизических утверждений выявляет их парадоксальность и правоту Канта об источнике антиномичного характера – познания того, что за пределами созерцания – вещи самой по себе.

Блестящий физик Фейнман пишет: «Квантовая электродинамика дает совершенно абсурдное описание природы... Я надеюсь, что вы сможете принять Природу такой, как Она есть – абсурдной» [21].

Кант называл труды свои «Критиками»: «Критика чистого разума» практического разума» способности суждения»

с целью подвести размышляющего субъекта без великоречивых и ненужных слов к понятию запредельного источника нашего разума – высшей тотальности. Эта тотальность непоправимо и необратимо впечатанная в разум думающих, находится, по Канту, за пределами возможного опыта (а разве не так!) и потому не сразу обнаруживается рассудком.

Есть высказывания Канта, которые вызвали к нему неприязнь, особенно со стороны «гуманитарных наук», были среди них и представители точного знания (И.Пригожин). Это высказывание о роли математики: «Я утверждаю, что в любом частном учении о природе можно найти науки в собственном смысле лишь столько, сколько имеется в ней математики».

Надо понять мыслителя, который в качестве основы морали поставил «категорический императив». Кант не терпел лжи. Математика – единственная наука, которая содержит в себе противоядие от обмана. Опять надо отдать должное Кёнигсбергскому старцу. Ныне критерий научности в строгом кантовском смысле можно применить ко многим знаниям, которым Кант отказывал в этом. Психология, биология, социология, экономика и даже литературоведение. Врастание в них математики явно (не путать с компьютеризацией). Гуманитарные знания оправдываются перед Кантом, вырастая в Науку («Лирики», дорастайте до «физиков». Последние знают то, что знаете вы, но и еще нечто большее, и в этом они счастливее). Великий поэт и ученый Поль Валери называл математику «мистикой чистой мысли», «высшим формальным искусством» [21]. Математика, хотя и несет на себе печать априорности (разве на Солнце решаются дифференциальные уравнения!), тем не менее «знает» она, а вместе с ней и мы, и в этом ощущение приближения к Вещи в себе. «Для физики вещь в себе, в конечном счете, математическая структура», – говорил Гейзенберг. Произведение ума, которое называют математикой – поэтика интеллекта, эманация духа, высшее проявление априорной субъективности, апофеоз и основа возможности анализа и синтеза всеобщности, строительные леса разума.

Кант ввел в философский обиход понятие «скандал в философии» – необходимость доказывать реальное существование вещей вне нас [2]. Войти в кантовскую систему мышления легко, но чтобы опровергнуть эту систему, надо опровергать априоризм и «вещь в себе, а это будет похоже на «скандал». Евклидову геометрию можно было бы опровергнуть, доказав, что через одну точку можно провести несколько параллельных, но этого никто не доказал. Поэтому эта геометрия не отвергается, а входит в другие разделы математики, где через одну точку можно провести много параллельных. Учение Канта не может быть отброшено, как не может быть отброшен Платон или Декарт. Оно останется ведущей интеллектуальной направляющей Разума, при любой форме развития самого знания.

Веселый, жизнерадостный, точный Кант. По его утренней, обязательной в любую погоду, прогулке проверяли часы. Проделав более 16000 прогулок вокруг Кёнигсбергского замка, Кант умер.

Люди умирают так, как жили.

Толстой, который зачитывался Кантом [16]: «Что вы все о Льве, будто других нет».

Пушкин попрощался с книгами, его «друзьями».

Чехов, который мне лично почему-то напоминает Канта, попросил бокал шампанского.

Канту дали стакан разбавленного вина. Сказал: «Хорошо». Это было его последнее слово.

Замок Канта стоит. Его можно разрушить, если, следуя аналитической философии, выбросить понятия ума, познания, отбросить «основания знания», заставить усомниться в собственных мотивах философствования. Вот тогда отпадет необходимость даже аргументировать против кантианской доктрины. Замок растает. В противном случае, уйти от Канта невозможно.

Кант говорил о непознаваемости «Вещи в себе», не имея, казалось бы, на это оснований, хотя: блестящая ньютоновская механика объясняла все. Все на свете причины явлений лежали на поверхности, располагающейся на четырех краеугольных законах, поражающих ясностью и логикой.

Эйнштейн, ценивший Канта, полагал познаваемость Вещи в себе, не имея, казалось бы, на это оснований, хотя: они (основания) были разбиты релятивистской астрофизикой и квантовой механикой, а причины явлений постоянно соскальзывали с плоскости, подпираемой принципом неопределенности, норовя погрузиться в бездну.

Литература: 1. И.Кант. Т. 1. – М., 1964. 2. Г.Тевзадзе. И.Кант. – Тбилиси, 1979. 3. Р.Рорти. Филосифия и зеркало природы. – Новосибирск, 1997. 4. Ю.Манин. Доказуемое и недоказуемое. – М., 1979. 5. Л.Витгенштейн. О достоверности // Вопросы философии. – 1991. – № 2. 6. Г.Вейль. Математическое мышление. – М., 1989. 7. Э.Шредингер. Разум и материя. Что такое жизнь. Наука и гуманизм. – Ижевск, 2000–2002. 8. М.Лауэ. Статьи и речи. – М., 1969. 9. И.Пригожин. Порядок из хаоса. – М., 2000. 10. В.Гейзенберг. Физика и философия. – М., 1989. 11. Л.Эйнштейн. Эволюция физики. – М., 1965. 12. А.Хазен. Поле, волны, частицы. – М., 1979. 13. Б.Грин. Элегантная Вселенная. – М., 2007. 14. И.Кант. Т. 3. – М., 1964. 15. А.Гулыга. Кант. – М., 1977. 16. Л.Аккарди. Диалоги о квантовой механике. – Ижевск, 2004. 17. Б.Хофман. Эйнштейн. – М., 1983. 18. Н.Бор. Атомная физика и человеческое познание. – М., 1961. 19. Р.Пенроуз. Новый ум короля. – М., 2003. 20. Р.Фейнман. Фейнмановские лекции по физике. Т. 3. – М., 1976. 21. Р.Фейнман. КЭД странная теория света и вещества. – М., 1988. 22. Б.Кузнецов. История философии для физиков. – М., 1974.

Журнал «Атомная стратегия» № 29, март 2007 г.

назад

Материалы из архива

8.2008 А Дерипаска против

О.Дерипаска, основной владелец UC Rusal: - Он (Стржалковский – ред.) хороший человек, достигший многого на госслужбе, но управлять такой компанией, как “Норникель”, должен профессиональный гендиректор, разбирающийся в металлургии… Стржалковского ввели в заблуждение, дав ему понять, что нам нужны посредники. Это не так. У компании нет проблем с государством. Она платит налоги и ответственно подходит к социальным вопросам.

12.2006 Информационная безопасность РФ: постановка проблемы и возможные ее решения

С.Д.Гаврилов, ДЕКОМ Инновационные технологии, Москва Нарушение информационной безопасности Российской Федерации, ее союзников и третьих стран, конфиденциальности их корпораций и фирм, обусловленные современной глобализацией и открытостью общества как социально-экономической системы, разделенной на страты с трудно проницаемыми границами, – среди наиболее проблемных аспектов сохранения суверенности государств.

12.2008 Лучшей заменой АЭС в Литве будет газ

Константин Симонов, генеральный директор Фонда национальной энергетической безопасности: - Атомные станции очень сложно и дорого строить. Есть опасения, что заявленные "советские" темпы - по два реактора в год - соблюдаться не будут, тем более в условиях кризиса. У нас в этой сфере достаточно много проблем - и в машиностроении, и у всех остальных участников производственной цепи. Надо понять, кто будет строить реакторы, кто будет строить станции, и надо помнить, что мощностей для строительства реакторов очень мало,..