Файл: Томпсон. Механистическая и немеханистическая наука. Исследование природы сознания и формы.pdf

Кутарк: Здесь графически поясняется образование линии возбужденных атомов. Если Xf соответствует цепочке из т возбужденных атомов, расположенных на луче, выходящем из ядра, a Xj соответствует той же самой цепочке, на конце которой добавлен еще один возбужденный атом, то F-волны могут проходить от Xt к Xj лишь в том случае, когда последний атом расположен вдоль по линии первоначальной цепочки. Иначе распространение волны невозможно, поскольку волны распространяются по прямой.

Мы можем также объяснить, почему частицы более низкой энергии образуют искривленные треки. В данном случае ^-волны имеют большую длину и большую расходимость. Таким образом, они способны достигать Xk, соответствующих искривленным траекториям разнообразных форм.

Янтри: Мне непонятно, почему вы рассматриваете несколько распространяющихся в пространстве F-волн, если речь идет об одной частице? Может быть вы имеете в виду, что последовательные FO, F\, F2, F3 соответствуют последовательным временным этапам формирования цепочки возбужденных атомов? Как определить, по какой из возможных исходящих от ядра прямолинейных цепочек пойдут волны?

Авароха: На самом деле, говорить об F-волнах как реальных происходящих в трехмерном пространстве явлениях было бы неправильно. Каждая из Fk является абстрактной математической функцией, соответствующей возможным конфигурациям расположения возбужденных и невозбужденных атомов в камере Вильсона. В

принципе, возможна любая из 2" различных конфигураций, однако благодаря законам распространения F-волн ненулевые Fk описывают только конфигурации, образующие прямые линии. До сих пор мы даже не вспоминали о выборе направления распространения волны.

В полном волновом векторе vf(^), значение которого мы пытаемся

сейчас установить, с равной вероятностью и одновременно участвуют треки всех возможных направлений.

Отмечу также, что рассматриваемый рисунок относится к одному и тому же моменту времени. Последовательные Х^ и Fk не имеют никакого отношения к последовательным этапам распространения волны «частицы». Волны F^t) остаются фактически неизменными в течение, например, часа, когда исследователь наблюдает камеру. Это происходит потому, что интенсивность испускаемой ядром волны FO снижается наполовину лишь по прошествии так называемого

периода «полураспада» данного радиоактивного вещества. Если это время существенно больше времени наблюдения, мы можем считать

¥(/) практически неизменным в течение интервала наблюдения. Янтри: Итак, столь сложный вектор ¥М не определяет ни мо-

мента образования туманного следа в камере, ни его направления. Не означает ли это, что *Р(^) соответствует набору различных событий, из которого случайно выбирается одно — то, которое происходит на самом деле? И что вы имеете в виду, говоря, будто бы ¥М

соответствует физическому состоянию системы в определенный момент времени?

Авароха: Это интересный вопрос. Если речь идет о квантовой теории, вектор состояния физической системы содержит полное описание состояния системы в том смысле; что система не обладает физическими свойствами либо характеристиками, не определяемыми данным вектором. Это так?

Кутарк: Верно. Мы бы пришли к противоречию с квантовой теорией, если бы приписали физической системе какое-либо свойство, которое не определялось бы ее вектором состояния14.

3.3. Путеводная нить в лабиринте квантовой гносеологии

Авароха: Итак, у нас, похоже, складывается ситуация, в которой состояние нашей физической системы не определяет ни конкретного времени возникновения трека, ни конкретного его направления. Как совместить это обстоятельство с тем фактом, что исследователь тем не менее видит трек?

Кутарк: Для ответа на этот вопрос мы должны проанализировать квантово-механический процесс измерения. Вектор состояния Ч'(г)

описывает явления атомического масштаба, которые невозможно наблюдать непосредственно. Чтобы их увидеть, они должны произвести некий эффект, который впоследствии будет усилен соответствующим прибором до макроскопического масштаба. В нашем случае таким прибором является камера Вильсона. Обычно определенные свойства вектора состояния соответствуют определенным макроскопическим свойствам измерительного прибора — свойствам, которые можно наблюдать непосредственно и затем описывать на языке классической физики. В нашем случае разнообразные Xk, описывающие прямолинейные траектории, соответствуют различным ви-

димым полосам тумана, образующимся в камере. В данном случае усиление квантового явления происходит благодаря явлению конденсации, в ходе которого капельки воды оседают на ионизированных молекулах.

В момент измерения мы утверждаем, что прибор оказывается в макроскопическом состоянии, соответствующем At с вероятностью (Fk,Fk). Здесь (Fkfk) представляет собой то, что мы называем полным статистическим весом Fk и интерпретируем как вероятность. Если Xk представляет прямую линию или отсутствие линии, то, как мы уже видели, Fk имеет определенный положительный вес. Такие At представляют собой возможные наблюдаемые состояния. В противоположном случае, когда Xk представляет собой крайне неупорядоченное расположение возбужденных и невозбужденных атомов, Fk равно нулю, и мы не можем рассчитывать увидеть след, соответствующий этому Xk. Удовлетворил ли вас ответ?

Авароха: Не хотите ли вы сказать, что камеру Вильсона следует описывать на языке классической физики?

Кутарк: Да. Нильс Бор отмечал, что построение квантовой теории бессмысленно, если ее результаты не могут быть выражены на языке классической физики, которым мы описываем наши наблюдения15. Таким образом, при рассмотрении квантово-механического процесса измерения мы должны переходить от квантовомеханического к классическому описанию. В нашем случае наиболее удобно сделать это в тот момент, когда описываемые квантовомеханические цепочки ионов вызывают образование в камере видимых туманных следов.

Авароха: Способна ли классическая физика дать адекватное объяснение строения материи?

Кутарк: Нет. Как вам известно, квантовая теория была разработана именно потому, что классическая физика оказалась не в состоянии описать атомные составляющие материи.

Авароха: Иными словами, мы не можем адекватно описать процессы, идущие в камере Вильсона16.

Кутарк: Не совсем так. Мы можем описывать камеру на кванто- во-механическом языке и перейти к классическому описанию в ка- кой-либо иной момент процесса наблюдения. Например, мы могли бы сделать это в тот момент, когда отраженный от камеры свет попадает на сетчатку глаза наблюдателя. Джон фон Нейман указывал, что граница между наблюдателем и наблюдаемой системой может

быть проведена в любом месте, но при условии, что все происходящее на «половине» наблюдаемой системы поддается квантовомеханическомуописанию17.

Авароха: При этом наш разумный наблюдатель остается по ту сторону границы, где все явления описываются неадекватным языком классической физики. Если уж вам приходится таким образом делить мир на две части, то, по-видимому, квантовая теория неспособна адекватно описать наблюдателя. Более того, поскольку ваша граница определяет для каждого наблюдателя свой особый способ наблюдения, то вы, похоже, вводите в вашу теорию элемент солипсизма. Если квантовая теория попросту представляет субъективные взгляды индивидуума на окружающий его мир18, то она неспособна ни полностью описать реальность, ни адекватно объяснить природу сознания.

Кутарк: Да, в такой ситуации наблюдатель выступает в роли чужеродного тела. Как только он включается в общую картину, сразу же создается впечатление, будто в физику вводится элемент субъективности. Тут возникает неразбериха! Для обеспечения научной объективности мы обязаны исключить всякое воздействие разумного наблюдателя на физическую систему и вести измерительный процесс при помощи автоматического записывающего прибора, допускающего описание через хорошо известные классические концепции19.

Авароха: Как нам поступить, если мы захотим рассмотреть теоретически реального исследователя, наблюдающего за камерой Вильсона? Не означают ли ваши слова, что это невозможно?

Кутарк: Разумеется, это можно сделать. Вы можете определить общий вектор состояния, который описывал бы и камеру Вильсона, и человека-наблюдателя, и ту часть окружающего мира, которую вы пожелаете включить в рассматриваемую систему. Мы лишь должны постоянно иметь в виду, что вектор состояния должен интерпретироваться как объективное описание физической реальности.

Авароха: Прекрасно, давайте так и сделаем. Почему бы не применить наши предыдущие рассуждения к новой, расширенной системе? Назовем расширенную систему «системой номер один», обо-

значим через *?(/) ее вектор состояния. Подобным же образом назо-

вем «системой номер два» расширенную систему за вычетом радиоактивной частицы. В таком случае Fk, и Х^ могли бы быть определены так же, как и ранее. ,