В 1958 г. теория резонанса довольно подробно критиковалась в книге М.И. Шахпаронова «Диалектический материализм и некоторые проблемы физики и химии». Шахпаронов был тем химиком, который вместе с Татевским написал знаменитую статью 1949 г. в журнале «Вопросы философии» и который в свое время сам пользовался теорией резонанса. Работа Шахпаронова заслуживала внимания по двум причинам: он уменьшил значение философской критики теории резонанса, заявив, что она несостоятельна по очевидным научным причинам, а также выдвинул несколько другие философские возражения против нее.

Шахпаронов заметил, что дискуссии о теории резонанса в Советском Союзе, в свою очередь, обсуждались за рубежом и что некоторые зарубежные химики, особенно в Англии и Японии, тоже критиковали эту теорию. Американский обозреватель заметил:

«Существует опасность, что теория резонанса может быть в большой степени дискредитирована, во всяком случае, так как она до сих пор применялась… Нельзя забывать, что теория в конечном счете зависит от использования предельных структур, которые, по признанию, не существуют в реальности».

Хотя эти зарубежные критики не предлагали каких-нибудь лучших альтернатив этой теории, они верили, что использование многочисленных фиктивных структур для объяснения свойств соединений было лишь временным методом.

В августе 1959 г. Я.К. Сыркин, один из двух химиков, наиболее критиковавшихся в прошлом обсуждении, опубликовал в журнале «Успехи химии» статью «Современное состояние проблемы валентности». После /308/ вышеупомянутого обсуждения Сыркин перестал работать в области структурной химии, но в конце 50-х годов он вернулся к ней. Сыркин в статье не выдвигал каких-либо новых взглядов, а ограничился умеренно оптимистическим изложением метода молекулярных орбит для описания соединений и не пытался определить расположение особых связей.

Специфическая проблема природы атомных связей в бензоле была рассмотрена в ноябре 1958 г. М.И. Батуевым в специальной статье в «Журнале общей химии». Батуев пытался опровергнуть теорию резонанса на основе физических измерений дифракции электронов и рентгеновских лучей. Согласно теории резонанса, все шесть связей в бензоле эквивалентны, а потому должны быть одной длины. Батуев, однако, утверждал, что молекула бензола состоит не из шести равных связей, а чередует «с тремя сопряженными, несколько удлиненными двойными и тремя укороченными единичными связями». Произведенные им измерения (1,382

для одинарной связи, 1,375

для двойной связи) были очень близкими (0,007

), особенно учитывая, что измерениям была часто присуща погрешность ±0,005

.

Статья Батуева была особенно интересна тем, что критика резонанса в бензоле была в ней всецело основана на эмпирических данных. Эти данные были недвусмысленными и среди различных молекул, к которым применялась теория резонанса, относились лишь к бензолу. Тем не менее они помогли поднять вопрос на нормальный научный уровень.

Когда я учился в МГУ в 1960/61 учебном году, я обнаружил, что советские химики говорили о полемике по поводу теории резонанса как о «минувшей», однако термин «резонанс» не использовался в лекциях о валентности, а общепринятые учебники по структурной химии продолжали избегать упоминаний о теории резонанса. Во многих случаях эти предосторожности были просто терминологическими модификациями.

В начале 60-х годов отношение к теории резонанса в Советском Союзе продолжало меняться. В ноябре 1961 г. Лайнус Полинг читал лекцию о резонансе в московском Институте органической химии АН СССР перед аудиторией в 1200 человек. Такая большая аудитория, несомненно, собралась благодаря остро противоречивому образу докладчика: Полинг, с одной стороны, был уважаем в Советском Союзе за интернационалистический образ мышления относительно проблем мира и атомного вооружения и конечно же как крупный ученый, а с другой стороны, он был также объектом острой критики в Советском Союзе как автор теории резонанса. Полинг позже замечал, что его лекция была воспринята благоприятно.

Из всех описанных в этой книге дискуссий наиболее спокойным после середины 60-х годов стало обсуждение теории резонанса. Однако оно не прекратилось полностью. В 1969 г. в программе для советских учителей химии средней школы упоминание о теории резонанса умышленно избегалось, несмотря на то что неадекватность классических структурных диаграмм /309/ была детально описана. Текст программы, достаточно сложный для преподавателей средних школ, включал обсуждение метода молекулярных орбиталий и метода «суперпозиции валентных схем» - эти термины позволяли использовать теорию резонанса, не называя ее. Советский автор Г.И. Щелинский критиковал «метод суперпозиции», довольно разумно замечая, что в нем содержался слишком косвенный подход к проблеме делокализации электронного заряда. Он подчеркивал, что химики начали все больше говорить скорее об «электронных облаках», чем о «связях»; он также заметил далее, что сохранение старых диаграмм связи для таких соединений, как антрацен, стало почти невероятно сложным, так как требовались сотни диаграмм для описания одного соединения. Таким образом, метод суперпозиции теряет свое преимущество даже как наглядное пособие, которое обычно выдвигалось аргументом в его пользу. Щелинский предпочел отказаться от графических моделей, работая с более сложными молекулами, полностью опираясь на математические описания метода молекулярных орбит.

Внимание советских ученых, интересующихся философскими проблемами химии в начале 60-х годов, стало переключаться с теории резонанса на более общие проблемы. Юрий Жданов в своей книге «Очерки методологии органической химии», изданной в 1960 г., будучи все еще достаточно критичным в отношении эпистемологических основ теории резонанса (он, естественно, принял квантово-механические вычисления метода молекулярных орбит), уделил значительное внимание более широким вопросам смысла химических формул, роли гомологий в химии и обоснованности моделирования.

Это направление разрабатывалось и в более поздних работах. Н.А. Будрейко в книге «Философские вопросы химии», изданной в 1970 г., сконцентрировал внимание в первую очередь на таких вопросах, как определение терминов «химия» и «химический элемент», философского значения периодической таблицы Менделеева и присутствия диалектических законов природы в химии. К сожалению, книга Будрейко была в какой-то степени элементарной и механистической, его легкое восприятие диалектических законов в химии отражало некоторые из более поверхностных аспектов натурфилософии, что явно делало его приверженцем «онтологистов». Другие советские книги по философии химии, обладавшие большей ценностью, затрагивали некоторые важные для истории химии вопросы, такие, как атомистические взгляды Дальтона, Гиббса и Менделеева.

Особенно интересной философской работой, написанной выдающимся советским химиком, была статья Н.Н. Семенова, опубликованная в 1968 г. под названием «Марксистско-ленинская философия и вопросы /310/ естествознания». Семенов, получивший в 1956 г. Нобелевскую премию, был в то время, наверное, наиболее известным из всех советских химиков. Его работа обнаружила глубокий интерес к философии естествознания; более того, в ней он отстаивает материалистическую диалектику. В своей статье 1968 г. он замечает, что так как марксистская диалектика является методом человеческого мышления и познания, она одинаково «применима к развитию всех наук… Диалектический материализм лежит в основе сознательных преобразований общества, его производства и культуры». Тем не менее та интерпретация, которую Семенов дал отношению диалектического материализма к естествознанию, была очень спорной в Советском Союзе. В то время как многие из обсуждавшихся выше авторов верили в то, что диалектика присуща природе (позиция онтологистов), Семенов явно полагал, что диалектика характерна в первую очередь для человеческого мышления (позиция эпистемологистов), а не для существующей за пределами его мышления природы. Семенов был уверен, что советские философы должны сконцентрировать свое внимание на проблемах логики и теории познания.

Семенов пытался ответить на критику его взглядов, выдвинутую диалектиками природы:

«Некоторые философы выражают иногда опасение: как-де можно рассматривать марксистско-ленинскую философию как Логику, теорию познания? А не поведет ли это к утрате мировоззренческого значения марксистской философии, к умалению ее роли и даже к «отрыву философии от естествознания»?

Если Логику понимать действительно по-ленински, то этого не надо бояться. Совсем наоборот: ведь все наши науки, вся наша культура развиваются с помощью мышления, основанного на человеческой практике, и потому наука о мышлении сохраняет свое всеобщее значение, свою первостепенную роль в развитии научного миропонимания».

Традиционные диалектические материалисты рассматривали взгляды Семенова как преувеличение роли идей в развитии науки. Они заявляли, что человеческие мысли также являются частью природы и в конечном счете подвластны тем же регулярностям, что и остальная природа. Поэтому они продолжали искать эти регулярности как в мышлении, так и во внешней реальности, называя их, как и раньше, «диалектикой природы».

Статья Семенова была опубликована как в «Вестнике АН СССР», так и в партийном журнале «Коммунист». Вскоре после этого в последнем журнале была опубликована статья в пользу традиционного подхода, в которой диалектика рассматривалась как обобщение специального научного знания и поэтому как присущее природе.

В советских учебниках химии в 80-х годах продолжали проявляться признаки старого интереса к диалектико-материалистической интерпретации природы, в ходе чего были представлены достаточно разнообразные мнения. В некоторых учебниках диалектический материализм вообще не обсуждался, и лишь в некоторых прямо употреблялся термин «теория резонанса». Примером был широко используемый учебник по органической химии, написанный Петровым, Бальяном и Трошченко. После одной поверхностной ссылки на взгляды Энгельса относительно /311/ витализма во введении, авторы широко ссылаются на теорию резонанса в основной части книги.

Несколько иным был подход Карапетьянца и Дракина в их работе «Общая и неорганическая химия». Они предпочли термин «гибридизация» термину «резонанс» и все еще слегка критиковали тех, кто был «увлечен» теорией резонанса в 40-х и 50-х годах и чьи интерпретации резонанса часто приводили «к путанице и недоразумениям». Они не упоминали, однако, о том, что основатели теории резонанса Полинг и Уэланд специально предостерегали от подобных неправильных толкований.

Однако в 1981 г. был выдвинут третий подход в «Курсе общей химии» под редакцией Н.В. Коровина. В книге содержалось несколько ссылок на Маркса, Энгельса и Ленина и все еще утверждалось, что химия ведет к диалектико-материалистическому пониманию науки.

«Изучение химии как одной из важнейших фундаментальных естественных наук необходимо для формирования научного диалектико-материалистического мировоззрения. Ф. Энгельс писал: «Химию можно назвать наукой о качественных изменениях тел, происходящих под влиянием изменения количественного состава».

Идеологические склонности Коровина проявились далее в том, что он не упоминал теорию резонанса, предпочитая термин «гибридизация», хотя он и дал удовлетворительное описание присущих теории резонанса математических методов.

Юрий Жданов, сын Андрея Жданова (оба они обсуждаются на с. 127 и далее), продолжал время от времени публиковать статьи по философии химии. Как ректор университета в Ростове-на-Дону и партийный деятель, он оказал значительное влияние на советское высшее образование в 70-80-х годах. Он был ревностным защитником необходимости марксистского подхода ученых к объектам своих исследований. Он очень интересовался, в частности, короткоживущими (порядка около 10 секунд) переходными состояниями в химических реакциях, рассматривая их как иллюстрацию диалектических процессов в природе. В 1981 г. он писал:

«Будучи моментом химического самодвижения, переходное состояние реализует истинную диалектику химизма; в нем материя напряжена, беспокойна, активна, противоречива. В.И. Ленин подчеркивал, что движение есть противоречие, есть единство противоречий, единство непрерывности и прерывности времени и пространства. В активном комплексе эти черты диалектического процесса реализуются полностью. Исследование переходного состояния есть изучение анатомии скачка от старого к новому в развитии материи, есть обнаружение того, как же осуществляется переход количественных изменений в качественные в сфере химизма».

В этом отрывке Жданов принимал сторону онтологистов в их споре с эпистемологистами в советском диалектическом материализме. Он, очевидно, верил, что действие марксистских законов диалектики можно обнаружить в природе, особенно в химии. Это мнение отвергалось некоторыми другими советскими авторами, писавшими о философии химии. В том же году, что и Жданов, опубликовала свою статью Р.В. Гаркавенко, писавшая, что такие взгляды, как у Жданова, «оспариваются рядом /312/ авторов, считающих, что все внимание в философских исследованиях естествознания должно быть сосредоточено на гносеологических, логических и методологических проблемах», а не на «объективной диалектике химизма».

Возможно, самая удивительная диалектико-материалистическая критика теории резонанса в начале 80-х годов была выдвинута академиком В. Коптюгом из новосибирского Академгородка. В своем интервью для английской научной телепрограммы «Горизонт» в 1981 г. он заявил, что, хотя в 40-50-х годах имели ошибки в отношении советской генетики, он согласен с советской критикой теории резонанса. Коптюг является химиком с международной известностью и советским организатором науки, чьи взгляды имели значительное влияние на советское химическое сообщество. Оказалось, что Коптюг также поддерживал онтологистов, хотя по этому поводу он высказался столь кратко, что нельзя с уверенностью судить о его взглядах.

Следы полемики о теории резонанса могут быть найдены в советских дискуссиях о редукционизме в химии. Один из химиков, жестоко критиковавшихся ранее за поддержку теории резонанса, М.В. Волькенштейн, продолжал отстаивать мнение, что химия может в принципе быть сведена к физическим законам. Эта точка зрения отвергалась диалектическими материалистами, утверждавшими, что, согласно марксизму, разные законы существуют на различных уровнях бытия и что химия никогда не будет сведена к физике. Так, В.И. Курашов и Ю.И. Соловьев в 1984 г. критиковали как Волькенштейна, так и Лайнуса Полинга за попытки такого сведения.

К середине 80-х философия химии в Советском Союзе пришла в относительный упадок, но когда бы этот вопрос не возник, спор онтологистов и эпистемологистов, имевший место в советской науке, становился заметным и здесь. Интересно отметить, что такие философы, как Фролов, Гаркавенко и Вихалемм, старались поддерживать ненавязчивую эпистемологическую точку зрения, в то время как такие химики, как Коровин, Жданов и, возможно, Коптюг, примкнули к онтологистам. Эта тенденция показывает, что в каком-то смысле ошибались те западные обозреватели, которые полагали, что лишь советские философы ответственны за привнесение марксизма в естествознание, в то время как советские естествоиспытатели, по их мнению, игнорировали марксизм. Довольно много советских естествоиспытателей занимало позицию, согласно которой законы диалектики проявляются в природе, и, по меньшей мере, немногие профессиональные философы считали эту позицию путаной.

Здесь было сказано очень мало в защиту теории резонанса, хотя критика этой теории была дана в значительных деталях. В действительности же теория резонанса уже доказала свою полезность в науке. И если завтра эта теория будет заменена новой теорией, то понятие резонанса /313/ будет продолжать служить своему важному и полезному назначению. Авторы теории предупреждали, что резонансным структурам нельзя придавать физического значения, так как они являются в первую очередь вспомогательными описаниями. Однако верно и то, что некоторые химики ошибочно воспринимали резонанс как механическое явление. Теория резонанса является созданной человеком системой организации и понимания сложных фактов, полученных из химических реакций, - системой, о которой, следуя реалистической эпистемологии, можно думать, что она имеет некоторое сходство со структурой молекулы, но не идентична ей.

Однако необходимо добавить, что под обсуждением теории резонанса скрывалась достаточно интересная философская проблема. Как в случае с квантовой теорией, интерпретация в терминах модели, приданной математическому формализму, настолько далека от привычных описаний физической природы, что вызывает неудобство у некоторых естествоиспытателей и философов. Важной философской проблемой в этом случае является использование моделей в научном объяснении. Это является серьезной темой, о которой много писали философы науки; тот факт, что участники обсуждения теории резонанса в Советском Союзе никогда не касались этой проблемы полностью, не противоречит тому, что проблема существовала. Можно надеяться, что в будущем советские авторы обсудят теорию резонанса с точки зрения философского анализа, не поднимая вопроса о вмешательстве в работу естествоиспытателей.

Мери Хессе так описывала интеллектуальную проблему, заключавшуюся в использовании моделей:

«Главное философское обсуждение моделей касалось вопроса о том, есть ли какая-либо значительная и объективная связь между объясняющей теорией и ее моделью, связь, которая идет дальше, чем допустимый и, возможно, субъективный метод открытия. Это обсуждение является аспектом старого спора между позитивистской и реалистической интерпретациями научной теории. Многие эпизоды истории естествознания могут рассматриваться как главы этого обсуждения, включая применение бритвы Оккама к научным теориям, ньютонианско-картезианский спор о механическом характере гравитации, дебаты XIX века о механическом эфире и существовании атомов, а также махистский позитивизм».

Среди ученых, описывающих модели только как несущественные вспомогательные средства для построения теорий, были Эрнст Мах, Генрих Герц и Пьер Дюгем. Среди тех, кто спорил о том, что без какой-либо материальной аналогии не существует достаточного основания для предположений, были Н.Р. Кэмпбелл, Э.Г. Хаттен и сама Хессе.

В случае с теорией резонанса реалисты и материалисты не должны смущаться тем, что они не в состоянии построить модель, адекватно объясняющую все реакции определенных химических соединений. Действительно, научная теория, лежавшая в основе классических моделей (теория валентности с точно локализованными химическими связями), давно отвергнута химиками. Современные теории валентности (в которых электроны рассматриваются как микрообъекты в терминах квантовой теории, обладающие, следовательно, как волновыми, так и корпускулярными характеристиками) не допускают таких структурных диаграмм. /314/ Однако квантовая теория уже познакомила нас с проблемой наглядности. Таким образом, хотя есть большой интеллектуальный интерес к интерпретации химической валентности, мало существует причин считать, что она является уникально трудным препятствием для сторонников философского реализма или материализма. Как заметила Хессе, «мы должны не удивляться, а быть готовыми к тому, что знакомые модели неадекватны в большей части современной физики».

1 . Шахпаронов М. И. Диалектический материализм и некоторые проблемы физики и химии. М., 1958. С. 86.

2 . Замечание Л. Лонга, переводчика книги: Huskel W. Structural chemistry of inorganic Compounds. N. Y., 1950. P. 437.

3 . Сыркин Я.К. Современное состояние проблемы валентности//Успехи химии. 1959. Август. Т. 27. С. 903-920.

4 . Батуев М.И. К вопросу о сопряжении в бензоле//Журнал общей химии. 1958. Ноябрь. Т. 29. С. 3147-3154. См. также: Payling L. The Nature of the Chemical Bond. P. 233.

5 . 26 марта 1962 г. Петр Капица, выдающийся советский физик, критиковал отношение советских философов к теории резонанса, так же как их отношение к теории относительности, принципу неопределенности Гейзенберга, генетике и кибернетике. См.: Экономическая газета. 1962. 26 марта.

6 . Эта лекция была позже опубликована в Советском Союзе. См.: Полинг Л. Теория резонанса в химии//Журнал всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева. 1962. № 4. С. 462-467. Я благодарен д-ру Полингу за копию его статьи.

7 . Щелинский Г.И. Химическая связь и изучение ее в средней школе. М., 1969. См. особенно с. 31, 44-46 и 136.

8 . В дополнение к нижецитируемым источникам см.: Жданов Ю.А. Обращение метода в органической химии. Ростов, 1963; Добротин Р.Б. Химическая форма движения материи. Л., 1967; Кузнецов В.И. Эволюция представления об основных законах химии. М., 1967; последняя часть книги Кузнецова В.И. «Развитие учения о катализе». М., 1964; Кедров Б.М., Трифонов Д.Н. Закон периодичности и химические элементы. М., 1969; Кучер Р.В. Методологические проблемы развития теории в химии //Вопросы философии. 1969. № 6. С. 78-85; Зак С.Е. Качественные изменения и структура//Вопросы философии. 1967. № 1. С. 50-58; Жданов Ю.А. Значение ленинских идей для разработки методологических вопросов химии//Философские науки. 1970. № 2. С. 80-90.

9 . См.: Жданов Ю.А. Очерки методологии органической химии. М., 1960.

10 . См.: Будрейко Н.А. Философские вопросы химии. М., 1970.

11 . См.: Кедров Б.М. Три аспекта атомистики. М., 1969. Т. 1-3.

12 . См.: Семенов Н.Н. Марксистско-ленинская философия и вопросы естествознания // Вестник АН СССР. 1968. № 8. С. 24-40.

13 . Там же. С. 24.

14 . Там же. С. 25.

15 . См.: Швырев В. Материалистическая диалектика и проблемы исследования научного познания // Коммунист. 1968. № 17. С. 40-51.

16 . См.: Петров А.А., Бальян X.В., Трошченко А.Т. Органическая химия. М., 1981. С. 6, 25, 300.

17 . Карапетьянц М.X., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М., 1981. С. 95.

18 . Курс общей химии: учебник для вузов. Под ред. Н.В. Коровина. М., 1981. С. 7-8.

19 . Жданов Ю.А. Узловое понятие современной теоретической химии//Философия, естествознание, современность. М., 1981. С. 89.

20 . Гаркавенко Р.В. Основные направления исследований философских вопросов химии // Там же. С. 340. Здесь Р.В. Гаркавенко ссылается на работу: Вихалемм Р.А. О разработке философских вопросов химии//Вопросы философии. 1974. № 6.

21 . post-production script, horizon «science for the people», november 2, 1981, vt spool n l09167. Я благодарен Алену Джехлину из wgbh, boston, за это сообщение.

22 . Курашов В.И., Соловьев Ю.И. О проблеме «сведения» химии к физике// Вопросы философии. 1984. № 6. С. 89-98. См. также: Волькенштейн М.В. Физика и биология. М., 1980; Он же. Физика как теоретическая основа естествознания//Физическая теория: философско-методологический анализ. М., 1980. С. 110-117.

23 . Как пример такой неправильной интерпретации теории резонанса см.: on «nonresonance» between east and west//chemical and emgineering news. 1952. 16. jun. vol. 30. p. 2474, и исправления Дж. В. Уэланда, напечатанные в том же томе на стр. 3160.

24 . Hesse M. Models and Analogy in Science//The Encyclopedia of Philosophy. N. Y., 1967. Vol. 5. P. 356-357.

25 . Hesse M. Models in Physics//The Britich Journal for the Philosophy of Science. 1953. Nov. P. 214.

| |

| | Глава X

Квантовая механика

Начав, как и многие физики, с формального применения аппарата квантовой механики, я затем… стал много думать о принципиальных вопросах и в конце концов пришел к выводу, что формулировки Бора можно полностью освободить от свойственного им на первый взгляд позитивистского налета.

Академик В.А. Фок, 1963 г.

Из всех философских вопросов, поднятых современной физической теорией, наиболее острыми и существенными были вопросы квантовой механики. В философии естествознания учеными двух предшествующих поколений были выдвинуты несколько проблем - таких, например, как интерпретация специальной теории относительности, - которые привлекали внимание ученых на протяжении нескольких десятилетий или более, но сейчас уже утратили большую часть своей привлекательности; другие вопросы - такие, как обсуждение теории информации и искусственного интеллекта, - лишь недавно приобрели свое значение. Однако в случае с высокоматематизированным аппаратом квантовой механики спор продолжается уже более 50 лет, прошедших после первых публикаций. В этом споре участвуют ученые многих стран, в том числе и из СССР. Структура квантовой механики может быть разделена на математический формализм и его физическую интерпретацию. Математический формализм, составляющий основу квантовой механики, есть дифференциальное волновое уравнение, решение которого определяет пси ( #936;) функцию; это волновое уравнение было впервые выведено Эрвином Шредингером, который пытался применить сделанное Луи де Бройлем расширение корпускулярно-волнового дуализма не только к свету, но и к элементарным частицам материи. Достоинством этого формализма является то, что он предлагает, на вероятностной основе, числовые величины, делающие возможным более сложное математическое описание микрофизических состояний, включая предсказание будущих состояний, что было невозможным в любом другом формализме. Недостатком математического аппарата квантовой механики является то, что единственная широко принятая (а по мнению некоторых, единственно возможная) его физическая интерпретация противоречит нескольким из наиболее основных человеческих интуитивных представлений о материи. В особенности квантово-механические вычисления, в отличие от классических законов макроскопической области, не дают величин для пространственного положения и импульса микрочастиц с произвольной точностью. Согласно хорошо известному соотношению неопределенности, чем точнее известно /316/ положение микрочастицы, тем менее точно известен ее импульс, и наоборот.

Ввиду успеха математического аппарата квантовой механики для выведения полезных физических величин возникал естественный вопрос: каково физическое значение волновой функции? Может ли материя действительно иметь волновую природу? Как раз вопросу физической интерпретации математического аппарата квантовой механики были посвящены работы многих философов и естествоиспытателей.

Эволюция квантово-механических теорий - это путь, загроможденный неудовлетворительными объяснениями. Де Бройль изначально предположил, что материя волнообразна и что волны, описываемые квантовой механикой, не «представляют» систему, а сами есть система. Это объяснение вызывает огромные трудности, которые мы не будем здесь рассматривать из-за их большой сложности. Природу некоторых из этих трудностей мы можем указать, заметив, что буквальное признание физической реальности волновой функции приведет к таким понятиям, как физическое пространство с почти бесконечной размерностью. И наиболее наглядным является неспособность такой интерпретации удовлетворительно объяснить, почему отдельный микрообъект при взаимодействии с чувствительной эмульсией оставляет пятно, а не отпечаток фронта волны. Макс Борн первоначально выдвинул альтернативу: материя корпускулярна, а волновая функция описывает не частицы, а наши знания о них. Эта оригинальная теория, к сожалению, столкнулась с не меньшими трудностями при согласовании с физическими фактами, лучшей иллюстрацией которых может служить сейчас уже классический эксперимент по интерференции от двух щелей. Частицы пролетают через две узкие щели, а затем ударяются об экран, покрытый чувствительной эмульсией, и создают интерференционную картину, которая может быть объяснена лишь на основе волновых характеристик микротел.

Копенгагенская интерпретация, разработанная Нильсом Бором и Вернером Гейзенбергом, устранила противоречия предыдущих интерпретаций /317/ утверждением того, что никакое наблюдаемое не имеет величины до тех пор, пока не произведено измерение этого наблюдаемого. Как заявил Гейзенберг, «траектория» возникает только вследствие того, что мы ее наблюдаем». Таким образом, бессмысленно говорить о характеристиках материи в любой особый момент, не обладая эмпирическими данными, относящимися к этому моменту. Бессмысленно говорить о положении частицы («положение» является свойством корпускулярной теории) без измерения положения; также необоснованно было бы говорить об импульсе (волновое свойство) без его измерения. Такое примирение классически несовместимых характеристик путем утверждения их существования лишь в момент измерения обычно называется «дополнительностью» и является центром наиболее критических обсуждений квантовой механики.

Физики и философы естествознания не приходят к согласию ни по одному из определений дополнительности, хотя удовлетворительным является вышеизложенное определение, то есть противоречащие характеристики микрообъекта могут быть совместимыми при условии: существование отдельных характеристик утверждается лишь в отдельные моменты измерения. Другой формулировкой, обходившей вопрос «существования» характеристик, но тем не менее широко используемой, является утверждение о том, что квантовое описание явлений распадается на два взаимоисключающих класса, которые следует сочетать для того, чтобы иметь полное описание с помощью классических понятий. Именно эта последняя точка зрения была поддержана Оппенгеймером, когда он утверждал, что понятие дополнительности «признает: каждый из различных путей обсуждения физического опыта может иметь свою обоснованность и каждый может быть необходимым для адекватного описания физического мира и, несмотря на это, может находиться во взаимоисключающих отношениях с другим; таким образом, в ситуации, где подходит один, может не быть соответствующей возможности для приложения другого». Необходимо также добавить, что даже такие первоначальные лидеры квантовой механики, как Бор и Вольфганг Паули, не смогли достичь согласия в определениях дополнительности. Основной проблемой в истории естествознания постоянно была вербальная интерпретация математических отношений.

До второй мировой войны взгляды советских физиков на квантовую механику были достаточно сходными со взглядами ведущих ученых во всем мире. Русская физика во многом была частью центрально- и западно-европейской физики. Работы таких ученых, как Бор и Гейзенберг, влияли на естествоиспытателей в Советском Союзе, так же как и на всех других ученых. В самом деле, советские физики говорили о «Русском филиале» копенгагенской школы, состоящей из группы талантливых физиков-теоретиков, включающей М.П. Бронштейна, Л.Д. Ландау, И.Е. Тамма и В.А. Фока. Однако, несмотря на внешнее согласие по квантовой механике с учеными других стран (или, более точно, расхождения, сходные с расхождениями ученых других стран), еще в 20-е годы /318/ отдельные советские физики осознавали, что диалектический материализм может со временем получить такую интерпретацию, которая сможет воздействовать и на их исследования. Кроме того, Ленин посвятил целую книгу «Материализм и эмпириокритицизм» кризису в интерпретациях физики и особенно критиковал неопозитивизм Эрнста Маха, из которого происходит большая часть философии современной физики. Ленинское заявление о том, что диалектический материалист должен признавать существование материи отдельно и независимо от сознания, хотя и не прямо противоречило квантовой механике, однако могло рассматриваться, по крайней мере, как не сочетающееся с нежеланием копенгагенской школы рассматривать материю в отсутствие чувственных измерений. А распространение понятия дополнительности за пределы физики на другие области, включая этические и культурные проблемы, которое делалось некоторыми представителями копенгагенской школы, почти гарантировало конфликт с представителями марксизма. Еще в 1929 г. ведущий советский философ того времени А.М. Деборин читал в Академии наук лекцию «Ленин и кризис современной физики». Но первая серьезная критика традиционной интерпретации квантовой механики появилась в физическом журнале, а не в философском в 1936 г в статье К.В. Никольского. Имел место спор между Никольским и В.А. Фоком, ведущим интерпретатором квантовой механики в Советском Союзе на протяжении более сорока лет, который изначально был приверженцем копенгагенской школы. В этом споре Никольский назвал копенгагенскую интерпретацию «идеалистической» и «махистской», двумя ярлыками, которые получили после второй мировой войны широкое хождение среди советских марксистских критиков. Взгляд самого Никольского на квантовую механику заслуживает изучения и еще по одной причине: он был чисто статистическим подходом и мало отличался от послевоенной «ансамблевой» интерпретации Д.И. Блохинцева, которая будет обсуждаться более подробно далее.

С упоминанием «чисто статистического» подхода Никольского было /319/ бы уместным сделать здесь несколько замечаний по поводу понятия вероятности, которое является решающим для любой интерпретации квантовой механики. Вероятность в квантовой механике интерпретировалась различными учеными как в эпистемологическом, так и в статистическом смыслах. Статистический, или частотный, подход, использованный Никольским, был попыткой объективной интерпретации, в которой вероятность рассматривалась как присущая природе черта. С другой стороны, некоторые ученые рассматривали вероятность в квантовой механике, особенно через призму изначально данного Борном определения, как следствие имеющихся эпистемологических допущений. Эти ученые обсуждали даже такие необычные построения, как «волны знания». Различение этих двух подходов, которое часто терялось в дискуссиях по квантовой механике, является абсолютно необходимым для принятия решения: будет ли несводимо вероятностная теория также и обязательно идеалистической.

Интерпретация физического значения волновой функции, данная Фоком в 1936 г., практически совпадала с интерпретацией копенгагенской школы, совмещавшей особое внимание Бора к математическому описанию человеческого знания о микромире с его собственным выделением роли измерения; во введении к русскому переводу спора 1935 г., в котором против Бора выступали Эйнштейн, Подольский и Розен, Фок писал:

«В квантовой механике понятие о состоянии сливается с понятием «сведения о состоянии, получаемые в результате определенного максимально точного опыта». В ней волновая функция описывает не состояние в обыкновенном смысле, а, скорее, эти «сведения о состоянии».

Значение этих довоенных взглядов Фока заключается в их тонком отличии от взглядов, выражавшихся им после войны, когда он попал под сильное давление, которое преследовало цель заставить его отказаться от представлений копенгагенской школы. Тем не менее смена во взглядах Фока была малой, в сравнении с зигзагамн, имевшими место во взглядах других советских философов и естествоиспытателей.

Дебаты 30-х годов не оставили, однако, долговременного отпечатка на отношении к квантовой механике в Советском Союзе. Многие философы даже восприняли большую часть копенгагенской интерпретации. В начале 1947 г. украинский философ М.Э. Омельяновский (который составил вместе с Фоком и Блохинцевым триумвират, представления которого будут детально разобраны далее) обосновывал позицию по квантовой механике, которая была настолько близка к копенгагенскому направлению, что это вызвало значительные осложнения для автора уже через несколько месяцев после публикации. Его книга 1947 г. стала представлять больший интерес позднее, поскольку в ней содержались взгляды, к которым Омельяновский в дальнейшем снова вернулся и последовательно их разработал. /320/

В этой работе, «В.И. Ленин и физика XX века», Омельяновский принял большую часть общепринятой интерпретации квантовой механики. Он признал и использовал такие термины, как «принцип неопределенности» и «принцип дополнительности Бора». (Годом позже этот термин у Омельяновского превратился в «так называемый принцип дополнительности».) Он выступал против такого использования этих понятий, которое могло бы привести к отрицанию физической реальности, что, по его словам, было сделано некоторыми исследователями (включая Бора), но главным тезисом книги была защита необычных, но необходимых понятий современной физики от приверженцев лапласовского детерминизма, явно устаревшего к тому времени. Однако, хотя бы в ретроспективе, среди аргументов Омельяновского можно было заметить основу его собственной интерпретации квантовой механики и его последующего критического отношения к копенгагенской школе. Хотя он соглашался с копенгагенской терминологией, он подчеркивал, что корректная интерпретация квантовой механики начинается с распознавания особенных свойств микрочастиц, а не с проблем познания.

«Итак, мы приходим к заключению, что принцип неопределенности Гейзенберга, как и принцип дополнительности Бора, есть некоторое обобщенное выражение фактов двойственной (корпускулярной и волновой) природы микроскопических тел».

Таким образом, принцип неопределенности не был в действительности эпистемологическим ограничением или ограничением знания, а прямым результатом объединенной волнообразной и корпускулообразной природы микрообъекта, что было материальным обоснованием того, почему классические понятия не могут быть применены к микромиру. Ввиду этого материального источника явления канонически сопряженных параметров никогда нельзя рассчитывать на одновременно точные величины для координаты и импульса элементарных частиц. Омельяновский скоро подвергся критике за его признание основного положения современных идей квантовой механики, и в конце концов он опубликовал второе издание своей книги, для которой характерно отрицание принципа дополнительности.

Наиболее существенным послевоенным событием для советской науки стала речь А.А. Жданова, произнесенная на дискуссии по книге Г.Ф. Александрова «История западноевропейской философии» 24 июня 1947 г. Это событие хорошо известно историкам Советского Союза. Жданов упомянул о специфически научных вопросах лишь в конце речи, и немного суждений было посвящено квантовой механике.

«Кантианские выверты современных буржуазных атомных физиков приводят их к выводам о «свободе воли» у электрона, к попыткам изобразить материю /321/ только лишь как некоторую совокупность волн и к прочей чертовщине».

Хотя речь Жданова сейчас известна как начало наиболее напряженной идеологической кампании в истории советской науки - ждановщины , - первые несколько номеров нового журнала «Вопросы философии» были удивительно неортодоксальными. Воспринимая серьезно лозунг журнала - «развивать и продолжать» марксистско-ленинскую теорию, - редакторы поддерживали жизненно важные дискуссии по некоторым философским вопросам. Не было области, в которой эта актуальность была бы настолько очевидной, как в философии физики; второй номер «Вопросов философии» содержал статью видного советского физика-теоретика М.А. Маркова, специалиста по релятивистской теории элементарных частиц, которая все еще остается наиболее откровенной публикацией со времен второй мировой войны. Мы, возможно, никогда не узнаем, почему Марков выбрал именно этот момент усиления идеологического контроля после осуждения Ждановым Александрова, для того чтобы так подставить себя под лавину критики, однако этому существует несколько возможных объяснений. Марков был научным исследователем из Института физики АН СССР, организации, которая в прошлом наиболее стойко отстаивала общепринятые в мире научные взгляды и продолжавшая придерживаться их и в будущем, за что подвергалась острой критике политических активистов. Возможно, физики-теоретики Академии начиная с 30-х годов осознавали, что при имеющейся свободе действий диалектического материализма он может быть использован против принятых интерпретаций квантовой механики, и решили, что начинающаяся идеологическая кампания несет в себе опасность навязывания официальной позиции квантовой механике. В этой ситуации необходимо было заранее сделать попытку самим сформировать такую официальную позицию, которая соответствовала бы представлениям современной квантовой механики. Марков, наверное, хорошо понимал, насколько спорной покажется его статья, однако надеялся, что, во-первых, она найдет поддержку и, во-вторых, что, даже если его точка зрения будет отвергнута, окончательный компромисс будет более приемлемым для физиков в результате твердо занятых им позиций. Более того, Марков мог получить некоторый выигрыш из междоусобицы профессиональных философов. Как показал ход дебатов, главный редактор нового философского журнала «Вопросы философии» вызывал антипатии у старой гвардии, которая в свое время выпускала «Под знаменем марксизма», являвшийся главным советским философским журналом с 1922 по 1944 г. Следовательно, обсуждение Маркова было многоплановым: оно было /322/ попыткой физиков защитить квантовую механику, оно было веским аргументом в борьбе среди философов и это была решающая битва, в которой определялось, кто же - физики или философы - будет иметь основное влияние в послевоенной философии естествознания.

Марков полностью принимал современную квантовую теорию и поддерживал позиции Бора в его споре с Эйнштейном, Подольским и Розеном. Таким образом, Марков рассматривал квантовую механику как полную в том смысле, что ни один эксперимент, не противоречащий квантовой механике, не может принести не предсказанные ею результаты. Соответственно, Марков отвергал все попытки объяснения поведения макрочастиц на базе теорий «скрытых параметров», которые позже могут сделать возможным возвращение к понятиям классической физики: «нельзя смотреть на квантовую механику как на испорченную «нашим незнанием» механику классическую». Такие дополнительные функции, как «импульс» и «положение», просто не имеют одновременных величин, и заявлять, что они их имеют, значило бы противоречить квантовой теории.

Не только точка зрения Маркова на сопряженные параметры была типична для копенгагенской школы, но и его подход к естествознанию имел мало диалектико-материалистических черт, несмотря на его эпиграфы из классиков марксизма. Он требовал, чтобы не делалось заявлений, которые невозможно проверить эмпирически; он принимал теорию относительности, включая относительность пространственных и временных интервалов. Без колебаний он использовал термин «дополнительность». Марков признавал, что его взгляд на естествознание был «материалистическим», и критиковал Джеймса Джинса и других зарубежных комментаторов науки, но нигде в своей статье он не сделал попытки иллюстрировать релевантность диалектического материализма к естествознанию.

Марков утверждал, что «истина» может быть получена из нескольких источников. Когда мы говорим о знании микромира, которое мы получаем с помощью приборов, то мы говорим о знании, происходящем из трех источников: природы, прибора и человека. Язык, которым мы пользуемся для описания нашего знания, так или иначе всегда является «макроскопическим», так как это единственный язык, который мы имеем. Измеряющий прибор играет роль «переводчика» микроявлений на доступный человеку макроязык. «Под физической реальностью понимается та форма реальности, в которой реальность проявляется в макроприборе». Таким образом, согласно Маркову, наше представление реальности субъективно потому, что оно выражается макроскопическим языком и «подготавливается» в акте измерения, но оно объективно в том смысле, что физическая реальность в квантовой механике есть макроскопическая форма реальности микромира.

Роль измерительного прибора является одним из наиболее щекотливых вопросов квантовой механики. Взгляды Маркова в общем совпадали с копенгагенской интерпретацией, согласно которой волна, описывающая физическое состояние, расширяется в направлении все больших величин вплоть до момента измерения, когда происходит редукция волнового пакета к точной величине. Такая интерпретация в действительности предполагает, что дополнительные микрофизические величины не /323/ имеют собственных определенных значений и что, напротив, такие величины определяются или «приготовляются» измерением.

За принятие копенгагенской интерпретации Марков подвергся критике с нескольких сторон, от догматических идеологов и до заурядных физиков, надеявшихся, что взгляды Бора и его коллег будут в конце концов заменены интерпретациями, более сочетающимися с обыденными представлениями. Статья Маркова очень скоро вызвала напряженнейший спор по вопросам природы физической реальности и диалектико-материалистической интерпретации квантовой механики. В этот спор были вовлечены десятки участников.

Полемика началась статьей А.А. Максимова в «Литературной газете», что было несколько необычным для комментариев по философии естествознания. Статья называлась «Об одном философском кентавре» и содержала серьезные обвинения против Маркова. Как видно из названия, Максимов рассматривал Маркова как странное существо, сочетающее западные идеалистические воззрения на философию естествознания с заверениями в своей лояльности по отношению к диалектическому материализму.

После выхода в свет статьи Максимова редакторы «Вопросов философии» приступили к публикации дискуссии по квантовой механике. Несколько авторов (Д. С. Данин, М.В. Волькенштейн и М.Г. Веселов) открыто поддержали Маркова, указывая на многочисленные ошибки Максимова. Известный физик Д.И. Блохинцев тоже высказал достаточно позитивные взгляды на интерпретацию квантовой механики, выдвинутую Марковым. Однако другие критики указывали на «антропоморфизм» Маркова в естествознании как результат его акцента на роль «наблюдателя» (Л.И. Сторчак) и на игнорирование им партийной лояльности, или партийности (И.К. Крушев, В.А. Михайлов). Но все же фактором, определившим конечное неодобрение статьи Маркова, стала дискуссия, несомненно, устроенная партией, с целью заменить Б.М. Кедрова на посту главного редактора «Вопросов философии» Д.И. Чесноковым. Ясно, что нападки Максимова на Маркова сыграли важную роль в поражении Кедрова. В редакционной заметке нового состава редколлегии журнала (1948, № 3) отмечалось, что журнал не занял правильных позиций относительно квантовой механики, что особенно проявилось в случае со статьей Маркова, которая «ослабила позиции материализма». Статья содержала серьезные ошибки философского характера и в сущности своей была отходом от диалектического материализма в направлении идеализма и агностицизма.

Говоря об отдельных ученых, можно отметить, что непосредственной жертвой дела Маркова стал Кедров, но если иметь в виду философию естествознания, то жертвой стал принцип дополнительности. Рассматривая обсуждение квантовой механики в Советском Союзе, мы можем назвать период с 1948 по примерно 1960 г. эпохой изгнания принципа /324/ дополнительности. Лишь немногие ученые, особенно В.А. Фок, делали в то время попытки рассматривать дополнительность как неотъемлемую часть квантовой теории.

Это критическое отношение к дополнительности после 1948 г. нашло свое ясное выражение в статье Я.П. Терлецкого, которая непосредственно предшествовала окончательному заключению редколлегии «Вопросов философии» по обсуждению Маркова. Терлецкий писал, что статья Маркова в действительности являлась попыткой обосновать признание дополнительности в результате придаваемой измерительным приборам роли «переводчиков» реальности, когда утверждения микрофизики часто становятся противоречивыми. Такая позиция, по мнению Терлецкого, была именно реставрацией мнения Маха о том, что естествоиспытатели должны описывать природу в терминах ощущений. Истинный же диалектико-материалистический подход, по словам Терлецкого, показал, что принцип дополнительности ни в коем случае не является основным физическим принципом и что квантовая механика вполне может «обойтись без него».

Таким образом, в результате «дела Маркова» победу одержали идеологи-догматики. Идеолог Максимов одержал верх над творческим физиком-теоретиком из Академии наук Марковым. Но вместе с тем стало достаточно ясно, что Максимов был не в состоянии выдвинуть такую интерпретацию квантовой механики, которая имела бы шансы получить официальный статус. Его статьи по квантовой механике ясно демонстрировали его невежество в данной области. И тот же Максимов одновременно противостоял не только эйнштейновской, но и галилеевской относительности, утверждая, что каждый объект обладает абсолютной траекторией и что метеорит запечатлевает на земле эту траекторию в результате столкновения. Максимов был явным представителем псевдонауки, и его роль как в квантовой механике, так и в теории относительности носит чисто разрушительный характер: он выискивал среди советских естествоиспытателей «махистов» и «идеалистов», находя себе определенную поддержку в этой деятельности, но он не предлагал сколь-нибудь разумных альтернатив существующим интерпретациям физической теории. Как в случае с теорией относительности, Максимов быстро утратил свое влияние и среди советских интерпретаторов квантовой теории. После 1948 г. наступил период доминирования физиков и тех немногих философов, которые обладали достаточным знанием физики, однако все они испытали воздействие атмосферы, созданной делом Маркова. Примерно до 1958 г. главным интерпретатором квантовой механики был философ естествознания Омельяновский, который приблизился к теориям физика Блохинцева, защитника «ансамблевой» интерпретации. Также важной фигурой был Фок, который называл свою интерпретацию признанием «реальности квантовых состояний». Многие другие ученые также повлияли на обсуждения диалектического материализма и квантовой /325/ механики. Сюда входили А.Д. Александров, Я.П. Терлецкий, Б.Г. Кузнецов, а также иностранные ученые Луи де Бройль, Ж.П. Вижье и Давид Бом.

1 . Двумя ценными сборниками статей, демонстрирующими многообразие выраженных взглядов, являются: observation and interpretation in the philosophy of physics. n. y., 1957; beyond the edge of certainty. n. y., 1965.

2 . Математически это выражается как

x·

p x

h / 2, где

x и

p x

- пределы точности, в которых величины координаты и импульса соответственно выражаются одновременно, а h - это постоянная Планка, деленная на 2