Копенгагенская интерпретация
В квантовой физике эти два описания взаимоисключительны, но равно необходимы для полного понимания рассматриваемых явлений. Это нашло свое выражение в новом логическом приспособлении, которому H.Бор (Bohr, 1934; 1958) дал название принципа дополнительности
Этот новый упорядочивающий принцип не разрешает парадокс, а только вводит его в систему науки. В нем принимается логическое противоречие двух аспектов реальности, взаимоисключающих и в то же время одинаково необходимых для исчерпывающего описания явления.
Согласно Бору, это противоречие является результатом неконтролируемого взаимодействия между объектом наблюдения и наблюдательными средствами. В области квантовых взаимодействий не может быть речи о причинности и полной объективности в обычном их понимании
То, как разрешилось в квантовой теории кажущееся противоречие между понятиями частицы и волны, поколебало самые основы механистической теории. На субатомном уровне материя не существует с определенностью в данном конкретном месте, а скорее проявляет тенденцию к существованию, внутриатомные события не происходят с определенностью в определенное время определенным способом, а скорее выказывают тенденцию случаться. Эти тенденции могут быть выражены как математическая вероятность с характерными волновыми свойствами
Волновую картину света или субатомных частиц не следует понимать буквально. Под волнами подразумеваются нетрехмерные конфигурации, а математические абстракции или волны вероятности, отражающие вероятность обнаружения частицы в данное время и в данном месте
Квантовая физика таким образом предложила научную модель вселенной, резко контрастирующую с моделью классической физики. На субатомном уровне мир твердых материальных тел распался на сложную картину волн вероятности. Более того, тщательный анализ процесса наблюдения показал, что субатомные частицы не имеют смысла как отдельные сущности; их можно понять только как взаимосвязи между подготовкой эксперимента и последующими измерениями
Поэтому волны вероятности представляют собой в конечном счете не вероятности конкретных вещей, а вероятности взаимосвязей
Исследование субатомного мира не закончилось открытием атомных ядер и электронов. Сначала атомная модель была расширена до трех элементарных частиц - протона, нейтрона и электрона. По мере совершенствования техники эксперимента и создания новых приборов число частиц продолжало расти, в настоящее время они исчисляются сотнями.
В ходе экспериментов стало ясно, что завершенная теория субатомных явлений должна включать не только квантовую физику, но и теорию относительности, так как скорость частиц часто близка к скорости света. Согласно Эйнштейну, масса никак не связана с веществом, а является формой энергии; их соотношение выражено в его знаменитом уравнении: Е = мс2
Потрясающим следствием теории относительности явилось экспериментальное подтверждение того, что материальные частицы могут создаваться из чистой энергии и опять превращаться в чистую энергию при обратном процессе. Теория относительности коренным образом повлияла не только на концепцию частиц, но и на картину силовых взаимодействий между ними. Взаимное притяжение и отталкивание частиц при релятивистском описании рассматривается как обмен другими частицами. Следовательно, истоком силы и материи теперь считаются динамические паттерны, называемые частицами.
Известные в настоящее время частицы не могут подвергаться дальнейшему делению. В физике высоких энергий, где используются процессы столкновения, материя может делиться многократно, но не на более мелкие части; осколки являются частицами, созданными из энергии процесса столкновения. Субатомные частицы являются, таким образом, разрушимыми и неразрушимыми одновременно
Теория поля справилась с классическим различением материальных частиц и пустоты. Согласно теории гравитации Эйнштейна и теории квантовых полей, частицы неотделимы от пространства, которое их окружает
Они представляют собой не что иное, как сгущение непрерывного поля, присутствующего во всем пространстве. Теория поля предполагает, что частицы могут спонтанно возникать из пустоты и снова исчезать в ней
Открытие динамического качества физического вакуума является одним из самых важных в современной физике
Вакуум находится в состоянии пустоты, ничтойности, и, тем не менее, потенциально он содержит все формы мира частиц
Обзор достижений современной физики будет неполон, если не упомянуть о радикальной школе мышления, имеющей особое значение для нашего дальнейшего обсуждения - о так называемом шнуровочном (Bootstrap) подходе Джеффри Чу (Chew, 1968). Он разрабатывался специально только для одного типа субатомных частиц - адронов, но своими следствиями представляет всестороннее философское понимание природы
Согласно шнуровочной философии, природу нельзя редуцировать к каким-либо фундаментальным сущностям вроде элементарных частиц или полей; она должна пониматься целиком в своей самодостаточности. В итоге, вселенная - это бесконечная сеть взаимосвязанных событий
Ни одно из свойств какой-либо части этой сети не является элементарным и фундаментальным; все они отражают свойства других ее частей
Вселенная не может рассматриваться - как это происходит в ньютоновской модели и производных от нее концепциях - в виде ансамбля сущностей, не поддающихся дальнейшему анализу и априорно данных
Шнуровочная философия природы не только отрицает существование базисных составляющих материи, она вообще не принимает никаких фундаментальных законов природы или обязательных принципов. Все теории естественных явлений, включая законы природы, считаются здесь созданиями человеческого разума. Они являются концептуальными схемами, представляющими более или менее адекватные приближения, и их не следует смешивать с точными описаниями реальности или с самой реальностью
История физики двадцатого столетия - непростой процесс; он включает не только блестящие достижения, но и концептуальную путаницу, драматичные человеческие конфликты. Физикам потребовалось много времени, чтобы отказаться от базисных установок классической науки и согласованного взгляда на реальность.
Новая физика повлекла за собой не только смену понятий материи, пространства, времени и линейной причинности, но и признание того, что парадоксы составляют существенный аспект новой модели Вселенной. Уже после того, как математический аппарат теории относительности и квантовой теории был завершен, принят и усвоен главным направлением науки, физики по-прежнему далеки от единодушия в вопросах философской интерпретации и метафизических приложений этой системы мышления. Только в отношении квантовой теории существует несколько интерпретаций ее математического аппарата (Jammer, 1974; Pagels, 1982)
Даже весьма образованные и передовые физики-теоретики в силу своего воспитания наделяют повседневную реальность теми свойствами, какие ей приписаны в классической физике. Многие из специалистов отказываются иметь дело с неразрешенными философскими вопросами квантовой теории и склоняются к строго прагматическому подходу. Они довольствуются тем, что математический аппарат квантовой теории точно предсказывает результаты экспериментов, и настаивают на том, что именно это и только это имеет значение
Еще один важный подход к проблемам квантовой теории основан на стохастической интерпретации. В отношении событий феноменального мира физики применяют статистический подход, если им не известны все механические детали системы, которая должна быть изучена.
Они называют эти неизвестные факторы скрытыми переменными. Те, кто отдает предпочтение стохастической интерпретации квантовой теории, пытаются продемонстрировать, что она является по существу классической теорией вероятностных процессов и что радикальный отход от концептуальной структуры классической физики неоправдан и ошибочен.
Многие вслед за Эйнштейном верят, что квантовая теория - это особый род статистической механики, дающий только средние значения измеряемых величин. На более глубоком уровне каждая отдельная система управляется детерминистскими законами, которые предстоит открыть в будущем при помощи более точных исследований.
В классической физике скрытые переменные - это локальные механизмы. Джон Белл представил доказательство, что в квантовой физике такие скрытые переменные (если они существуют) должны быть нелокальными связями с общим пространством, действующими мгновенно
Копенгагенская интерпретация, связанная с именами H. Бора и В
Гейзенберга, до 1950 года являлась ведущей точкой зрения на квантовую теорию. В ней выделен принцип локальной причинности и подвергнута сомнению объективность существования микромира. В соответствии с этой точкой зрения не существует реальности, пока нет восприятия этой реальности.
В зависимости от условий проведения эксперимента различные дополняющие аспекты будут становиться явными. Именно факт наблюдения нарушает неразрывную целостность мироздания и рождает парадоксы. Мгновенное переживание реальности вовсе не парадокс. Парадокс возникает, когда наблюдатель пытается построить историю своего восприятия.
И происходит это потому, что нет четкой разделительной линии между нами и реальностью, которая существовала бы вне нас. Реальность конструируется ментальными актами и зависит от того, что и как мы выбираем для наблюдения
Среди физиков-теоретиков были и те, кто пытался разрешить парадоксы квантовой физики за счет изменения основ научной теории. Некоторые сдвиги в математике и философии привели к идее, что причина несоответствий может лежать в логической подоплеке теории. Поиски в этом направлении привели к попыткам заменить язык обычной булевой логики квантовой логикой, в которой логический смысл слов и и или был изменен
И наконец, самой фантастической интерпретацией квантовой теории стала гипотеза множественности миров, связанная с именами Хью Эверета ЙЙЙ, Джона А. Уилера и Нила Грэхема. В данном подходе снимаются несоответствия между общепринятыми интерпретациями и коллапсом волновой функции, вызванным самим актом наблюдения. Это становится возможным, однако, лишь ценой коренного пересмотра наших наиболее фундаментальных положений относительно природы реальности
Гипотеза постулирует, что Вселенная в каждое мгновение расщепляется на бесконечное число вселенных. Благодаря этому множественному ветвлению актуально реализуются, хотя и в разных вселенных все возможности, предусмотренные математическим аппаратом квантовой теории
Реальность тогда есть бесконечность этих вселенных, существующих во всеобъемлющем суперпространстве. Поскольку отдельные вселенные не сообщаются между собой, не может быть никаких противоречий
Наиболее радикальными с точки зрения психологии, психиатрии и парапсихологии являются интерпретации, предполагающие ключевую роль психики в квантовой реальности. Авторы, мыслящие в этом направлении, предполагают, что ум или сознание реально влияют или даже создают материю. Здесь должны быть упомянуты работы Юджина Уигнера, Эдварда Уокера, Джека Сарфатти и Чарлза Мьюзеса
Характер и объем этой книги не позволяют в деталях изложить удивительные и многообещающие перемены в картине Вселенной и реальности, предложенные квантово-релятивистской физикой
Заинтересованный читатель найдет более полную информацию в книгах специалистов в этой области. И все же еще один существенный пункт следует упомянуть.
Эйнштейн, чьи работы положили начало развитию квантовой физики, до конца своей жизни упорно отказывался признать фундаментальную роль вероятности в природе. Он выразил свою позицию в знаменитом высказывании Бог не играет в кости. Даже после нескольких дискуссий с лучшими представителями квантовой физики он сохранил убеждение, что когда-нибудь в будущем будет найдена детерминистская интерпретация в терминах скрытых локальных переменных.
Для того чтобы показать ошибочность боровской интерпретации квантовой теории, Эйнштейн придумал мысленный эксперимент, который позже стал известен как эксперимент Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР). По иронии судьбы этот эксперимент несколькими десятилетиями позже послужил основанием для теоремы Белла, доказавшей, что картезианская концепция реальности несовместима с квантовой теорией (Bell, 1966; Сарга, 1982)
По упрощенной версии ЭПР-эксперимента два электрона вращаются в противоположных направлениях, так что их общий спин равен нулю. Их удаляют друг от друга, пока расстояние между ними не станет макроскопическим; затем их предполагаемые спины измеряются двумя независимыми наблюдателями. Квантовая теория предсказывает, что в системе из двух частиц с общим нулевым спином, спины относительно любой оси всегда будут скоррелированы, т.е. противоположны.
Хотя до действительного измерения можно говорить о тенденции спина, как только измерение проведено, потенциальная возможность становится реальным фактом. Наблюдатель может выбрать любую ось измерения, и это моментально определит спин другой частицы, которая может находиться за тысячи миль от него. Согласно теории относительности, никакой сигнал не может распространяться быстрее скорости света, следовательно, эта ситуация в принципе невозможна.
Мгновенную, нелокальную связь между такими частицами нельзя осуществить сигналом в эйнштейновском смысле; коммуникация такого рода выходит за рамки принятой концепции передачи информации. Теорема Белла поставила физиков перед неприятной дилеммой: предполагается одно из двух - либо мир не является объективно реальным, либо в нем действуют сверхсветовые связи. По утверждению Генри Стаппа, теорема Белла показала глубокую истину, что Вселенная либо лишена всякой фундаментальной закономерности, либо фундаментально нераздельна (Stapp, 1971)
Хотя квантово-релятивистская физика вызвала наиболее убедительную и радикальную критику механистического мировоззрения, важные решения были приняты благодаря результатам исследований в других областях
Резкими изменениями подобного рода научное мышление обязано развитию кибернетики, теории информации, теории систем и теории логических типов. Одним из главных представителей этого решительного поворота в современной науке стал Грэгори Бейтсон. Он утверждает, что мышление на языке субстанции и дискретных объедков является серьезной ошибкой в логической типологии.
В повседневной жизни мы имеем дело не с объектами, а с их сенсорными преобразованиями или с сообщениями о различиях; в смысле теории Коржибского (Korzybski, 1933), мы имеем доступ к картам, а не к территории. Информация, различение, форма и паттерн, составляющие наше знание о мире, являются лишенными размерности сущностями, которые нельзя локализовать в пространстве или во времени.
Информация течет в цепях, которые выходят за общепринятые границы индивидуальности и включают все окружающее. Этот способ научного мышления делает абсурдной попытку понять мир в терминах отдельных объектов и сущностей, рассматривать индивида, семью или род как дарвиновские сообщества в борьбе за выживание, проводить различие между умом и телом, или идентифицироваться с эго-телесной единицей (Эго, облаченное в кожу у Алана Уотса). Как и в квантово-релятивистской физике акцент смещается от субстанции и объекта к форме, паттерну и процессу
Теория систем дала возможность сформулировать новое определение разума и умственной деятельности. Она показала, что любое устройство, состоящее из частей и компонентов, образующих достаточно сложные замкнутые казуальные цепи с соответствующими энергетическими связями, будет обладать ментальными характеристиками реагировать на различия, обрабатывать информацию и саморегулироваться.
В этом смысле можно говорить о ментальных характеристиках клеток, тканей и органов тела, культурных групп и наций, экологических систем или даже всей планеты, как сделал Лавлок в своей теории Гейи (Lovelock, 1979). И когда мы говорим о большем разуме, объединяющем иерархию всех меньших, даже такой скептик, как Г. Бейтсон, должен признать, что такая концепция близка к понятию об имманентном Боге
Глубокая критика основных концепций механистической науки содержится также в работах нобелевского лауреата Ильи Пригожина (Prigogine, 1980, 1984) и его коллег в Брюсселе и Остине (штат Техас)
Традиционная наука рисует жизнь как специфический, редкий и в конечном итоге бесполезный процесс - как незначимую и случайную аномалию, дон-кихотскую битву против абсолютного диктата второго закона термодинамики. Эта мрачная картина Вселенной, где властвует всемогущая тенденция к возрастанию случайности и энтропии, где все движется к неизбежной тепловой смерти, теперь принадлежит прошлому науки.
Ее опровержению послужили исследования Пригожина по так называемым диссипативным структурам в определенных химических реакциях и открытый им новый принцип, лежащий в их основе - порядок через флуктуации. Дальнейшие исследования показали, что этому принципу подчинены не только химические процессы: он представляет собой базисный механизм развертывания эволюционных процессов во всех областях - от атомов до галактик, от отдельных клеток до человеческих существ и вплоть до обществ и культур
На основании этих наблюдений появилась возможность сформулировать единую точку зрения на эволюцию, объединяющим принципом которой является не стабильное состояние, а динамические состояния неуравновешенных систем. Открытые системы на всех уровнях и во всех областях являются носителями всеобщей эволюции, которая гарантирует, что жизнь будет продолжать свое движение во все более новые динамические режимы сложности. С этой точки зрения, жизнь сама по себе предстает далеко выходящей за узкие рамки понятия органической жизни
Всякий раз, когда какие-либо системы в любой области задыхаются от энтропийных отходов, они мутируют в направлении новых режимов
Одна и та же энергия и те же самые принципы обеспечивают эволюцию на всех уровнях, будь то материя, жизненные силы, информация или ментальные процессы. Микрокосм и макрокосм являются двумя аспектами одной- единой и объединяющей - эволюции. Жизнь уже не представляется явлением, развертывающемся в неодушевленной Вселенной: сама Вселенная становится все более и более живой
Хотя простейший из изучаемых уровней самоорганизации - это уровень диссипативных структур, образованных в самообновляющихся химических реакциях, применение этих принципов к биологическим, психологическим и социологическим явлениям нельзя назвать редукционистским мышлением
В отличие от редукционизма в механистической науке такие интерпретации основаны на фунозментальной гомологии, на родстве самоорганизующей динамики многих уровней
С этой точки зрения, человек не выше других живых организмов; просто люди живут одновременно на большем числе уровней, чем формы жизни, появившиеся в начале эволюции. Здесь наука заново открыла ту истину вечной философии, что эволюция человека является значимой составной частью вселенской эволюции. Люди - важные посредники этой эволюции, а не ее беспомощные объекты, они сами и есть эволюция
Подобно квантово-релятивистской физике эта наука о становлении, сменяя старую науку о бытии, перенесла внимание с субстанции на процесс
Структура здесь - случайный продукт взаимодействующих процессов, который, по словам Эриха Янча, не более прочен, чем картина стоячей волны при слиянии двух рек или улыбка чеширского кота
Последним серьезным вызовом механистическому мышлению стала теория британского биолога и биохимика Руперта Шелдрэйка, изложенная в его революционной книге Новая наука жизни (Sheldrake, 1981)
Шелдрэйк блестяще критикует ограниченность объяснительных возможностей механистической науки и ее неспособность справиться с ключевыми проблемами в области морфогенеза индивидуального развития и эволюции видов, генетики, инстинктивных и более сложных форм поведения
Механистическая наука имеет дело только с количественным аспектом явления, с тем, что Шелдрэйк называет энергетической причинностью
Ей нечего сказать о качественном аспекте - о развитии форм или формирующей причинности. По теории Шелдрэйка, живые организмы это не просто сложные биологические машины; жизнь не может быть сведена к химическим реакциям.
Форма, развитие и поведение организмов определяются морфогенетическими полями, которые в настоящее время не могут быть обнаружены, измерены или поняты физикой. Эти поля создаются формой и поведением живших в прошлом организмов того же вида посредством прямой связи сквозь пространство и время и обладают кумулятивными свойствами.
Если у достаточного числа представителей вида развились какие-то организменные свойства или особые формы поведения, это автоматически передается другим особям, даже если между ними нет обычных форм контакта. Явление морфического резонанса, как назвал его Шелдрэйк, относится не только к живым организмам, его можно увидеть в таких элементарных явлениях, как рост кристаллов
Какой бы неправдоподобной и абсурдной не казалась эта теория механистически ориентированному уму, она проверяема, в отличие от базисных метафизических положений материалистического мировоззрения
Уже сейчас, на своем раннем этапе она подтверждается экспериментами на крысах и наблюдениями за обезьянами. Шелдрэйк вполне осознает, что его теория имеет далеко идущие приложения в психологии, и сам говорил о ее связи с юнговской концепцией коллективного бессознательного
Обзор новых направлений в науке будет неполным, если не отметить работу Артура Янга (Young, 1976а, 1976в). Его теория процессов серьезно претендует на роль будущей научной метапарадигмы. Она организует и самым исчерпывающим образом объясняет данные из ряда дисциплин: геометрии, квантовой теории и теории относительности, химии, биологии, ботаники, зоологии, психологии и истории, объединяя их во всеобъемлющее космологическое видение. Модель Вселенной Янга имеет четыре уровня, определяемые степенями свободы и ограниченности, и семь последовательных ступеней: свет, ядерные частицы, атомы, молекулы, растения, животные и люди.
Янгу удалось открыть фундаментальный паттерн вселенского процесса, повторяющийся вновь и вновь на различных уровнях эволюции в природе. Кроме широких возможностей объяснения явлений, эта концепция обладает возможностями их предсказания
Подобно периодической системе Менделеева, она способна предсказывать естественные явления в их специфических аспектах
Приписывая решающую роль во Вселенной свету и целенаправленному влиянию квантов действия, Янг перекинул мост через пропасть, разделяющую науку, мифологию и вечную философию. Его метапарадигма согласуется поэтому не только с лучшим в науке, но может также применяться к необъективным и неопределимым аспектам реальности далеко за ее установившимися пределами. О теории Янга не стоит рассуждать без солидных познаний в нескольких научных областях, так что заинтересованному читателю следует обратиться к оригинальной работе
В настоящее время невозможно, как видно, объяснить все революционные открытия современной науки, обсужденные в этои главе, в связной и всесторонней новой парадигме. Однако все они имеют по-видимому кое-что общее, а именно, разделяемое их сторонниками глубокое убеждение, что механистический образ Вселенной, созданный ньютоно-картезианской наукой, не может больше считаться точной и окончательно установленной моделью реальности. Понятие космоса как гигантской супермашины, собранной из бесчисленных отдельных объектов и существующей независимо от наблюдателя, уже устарело и отправлено в исторический архив науки.
Исправленная модель показывает Вселенную единой и неделимой сетью событий и взаимосвязей; ее части представляют разные аспекты и паттерны одного интегрального процесса невообразимой сложности. Как предсказывал более пятидесяти лет назад Джеймс Джинс (Jeans, 1930), Вселенная современной физики больше похожа на систему мыслительных процессов, нежели на гигантский часовой механизм.
По мере того, как ученые проникают все глубже в структуру материи и изучают многочисленные аспекты мировых процессов, понятие твердой субстанции постепенно исчезает из этой картины, оставляя им только архетипические паттерны, абстрактные математические формулы или универсальный порядок.
