ЗДРАВЫЙ СМЫСЛ Зима 2007/2008 № 1 (46)

РЕПЛИКИ, ОТЗЫВЫ, ПИСЬМА ЧИТАТЕЛЕЙ

Валерий Губин

С критикой Д. Ю. Маниным написанной доктором физико-математических наук Л. В. Лесковым главы «Современная физическая картина мира» в учебном пособии «Философия современного естествознания» ² я, конечно, в целом согласен. Учебники и программы «торсионной», а также «информационно-хаотической», псевдосинергетический и вообще познавательно-плюралистекой направленности государственные образовательные структуры не должны пускать в свет. Но в обсуждении квантовой механики Д. Ю. Манин не прав.

Он цитирует Лескова: «Второй подход к интерпретации квантовой механики называют неоклассическим. Сторонники этого подхода (Д. Бом и др.) полагают, что классический принцип причинности можно сохранить, если ввести в теорию некие скрытые, неизвестные пока параметры. Однако этот подход непродуктивен, так как никому из его защитников не удалось раскрыть природу этих скрытых параметров» (с. 49). (Тут Лескову следовало бы указать до Бома ещё де Бройля и Эйнштейна, а из наших – Фока, Блохинцева, Вула. А фраза о непродуктивности – потому что ещё не открыли – вообще методологически странна: если завтра откроют, то она станет продуктивной, но пока об этом подходе лучше и не знать?)

Манин отвечает: «Принцип причинности заключается в том, что следствие не может произойти раньше своей причины».

Во-первых, Лесков говорит не вообще о причинности, а о классическом принципе причинности, о том конкретном характере причинности, который существовал для классической механики и который подразумевался в старых спорах на эту тему, в которых сейчас не многие ориентируются.

Вообще причинностью, по самому её смыслу, называют конкретную определяемость будущего предшествующим, а не только временной аспект. Каковы причины, приведшие к такому-то явлению? Скажем, автомобиль попал в аварию после того, как дорогу перешла чёрная кошка, – это не слишком относится к причинности и существенной части последовательности событий. Под классической причинностью и понимали однозначную определяемость будущего некоторым набором предшествовавших событий и условий. Это и имел в виду Лесков.

В общих вопросах оснований квантовой механики, о которых он говорит, причинностью называли появление точно определённого конечного следствия – как в классической механике (например, попадания частицы в заданную точку экрана при полном задании начальных условий) – в отличие от только вероятностной определённости событий в квантовой механике. Обычно говорили о детерминизме (или причинности) классической механики и индетерминизме (или вероятностности) квантовой. (В более поздние годы некоторые смазывали проблему, указывая на однозначность изменения волновой функции и уже это называя причинностью, останавливаясь перед самым существенным пунктом, последним этапом процесса порождения наблюдаемого явления: получением из волновой функции наблюдаемого явления. Конечно, квантовая механика причинна в отношении волновой функции, волновая функция и есть наблюдаемое для собственно квантовой механики. Однако последующий этап наблюдаемого процесса включает конкретное измерение, и конечный наблюдаемый результат не определяется точно волновой функцией, но лишь вероятностно. То есть классическая причинность здесь уже пропадает.)

Далее Манин пишет: «Квантовая механика (равно как и теория относительности) никаким образом не нарушает этого принципа».

Ясно, что в указанном мной типичном употреблении термина «причинность» в отношении квантовой механики (но не теории относительности) Манин неправ. Исследование только того, что получается после, не вполне исчерпывает интересующие нас вопросы и не даёт полной информации о причинах явлений и возможностей из однозначного предсказания.

Затем Манин указывает: «Что же касается гипотезы скрытых параметров, то она почти окончательно опровергнута недавними работами группы французских физиков («эксперимент Аспекта»), осуществивших мысленный эксперимент Эйнштейна – Розена – Подольского и получивших результат, подтверждающий стандартную квантовую теорию и несовместимый с гипотезой скрытых параметров. Этот знаменитый результат, по-видимому, известен д-ру Лескову, но не понят им».

Это неверное понимание результатов «эксперимента Аспекта» и проблемы ЭПР, а также проблемы скрытых параметров вообще. Кстати, эксперимент Аспекта не такой уж и недавний: Aspect А., Dalibard J., Roger G. / Phys. Rev. Lett., 1982, v. 49, p. 1804. Можно указать ещё один: Alley C. O. et al / Proc. 2nd Int. Simposium on Foundations of Quantum Mechanics, Tokio, Japan, 1987 (Eds M. Narniki et al) (Tokio: Phys. Soc. Jpn., 1987), p. 36.

Результат эксперимента Аспекта (и некоторых более поздних) подтвердил обычную квантовую механику, которую вполне признавали указанные авторы статьи ЭПР 1935-го года ³. Сейчас существует почти массовое непонимание того, что хотели сказать и сказали ЭПР в той статье, хотя их мысль изложена вполне недвусмысленно. Именно на основании самой обычной («стандартной») квантовой механики они показали неполноту квантовой механики. Не её неправильность, а неполноту! Сторонники копенгагенской интерпретации квантовой механики считали её полностью описывающей (исчерпывающей) существующую в природе определённость, т. е. что в природе и нет однозначной определённости, так что, по их мнению, никогда нельзя будет уточнить предсказания места падения конкретной частицы на экран. А ЭПР заключили, что квантовая механика описывает реальное состояние неполно. В копенгагенской интерпретации состояние порождается измерением, до измерения нет состояния. Но ЭПР показали, что мы можем узнать состояние и не производя измерения непосредственно над интересующей нас системой. Следовательно, по их мнению, «там» уже до измерения существует некая физическая реальность, а не только потенциальная вероятность (описываемая волновой функцией), как полагали копенгагенцы. В результате оказывается, что эксперимент Аспекта, по идее совпадающий с мысленным экспериментом ЭПР и подтвердивший их ожидания (в чём ЭПР не сомневались), подтвердил не копенгагенскую интерпретацию, которую Манин назвал «стандартной», а именно эйнштейновскую, открывающую возможность скрытых параметров. Подчеркну, что в практических (вычислительных) приложениях оба варианта квантовой механики не отличаются, они оба стандартные. Различаются они только разным пониманием полноты квантовой механики. Копенгагенская интерпретация запрещает искать скрытые параметры, а «эйнштейновская» в принципе разрешает.

Затем Манин в связи с другим высказыванием Лескова пишет: «…с парой щелей каждая отдельная квантовая частица взаимодействует как волна (проходит через обе щели, за которыми возникает сложная интерференционная картина узлов и пучностей (я бы уточнил: узлов и пучностей плотности вероятности пространственного распределения мест падения частиц! – В. Г.)), а с фотопластинкой – как частица (неделимая, способная находиться только в одном месте одновременно). Имеется веская причина для такой разницы: первое взаимодействие обратимо, а второе необратимо. К сожалению, у меня нет никакой возможности вдаваться здесь в дальнейшие подробности, но важно подчеркнуть, что никакого парадокса в том смысле, который имеет в виду Лесков, здесь нет. Он пытается представить дело так, будто в самой квантовой механике имеется внутреннее противоречие: "с одной стороны, должно быть так-то, а с другой, этого не может быть". Это не так, квантовая механика противоречит только наивным представлениям об устройстве мира, но внутренне вполне последовательна».

Но вопрос о «причинности» всё-таки остаётся, поскольку процесс получения наблюдаемого результата – вероятностный, причина вероятностного характера предсказаний квантовой механики остаётся неизвестной, и в действительности нельзя доказать невозможность более детерминистского описания. Остаётся также «парадокс ЭПР» – указание на неполноту квантовой механики. По-видимому, Эйнштейн не был бы согласен с этой частью статьи Манина.

И ещё следует отметить совершенно неуместное сравнение писаний Лескова с диаматом и бравирование уклонением от его (диамата, а вероятно также истмата) изучения в вузе. Я могу привести несколько впечатляющих примеров, когда непонимание диамата, недиалектические представления о соотношении теорий и реальности, оставили крупных учёных с разбитым корытом. Вопрос о скрытых параметрах относится как раз к таким. Как можно говорить об окончательности, об исчерпывающем реальность характере теории?

Вот как когда-то сказал Казимир (Казимир Х. // Успехи физических наук, 1970. Т. 101. Вып. 2. С. 328): «…я полагаю, что общее правило состоит в том, что стремясь доказать теорему о нереализуемости чего-либо, необходимо всегда соблюдать чрезвычайную осторожность. … Хотя подобный анализ общих принципов измерения и вопроса о недопустимости скрытых переменных и т. п. несомненно представляет большую ценность для прояснения самого существа наших идей, я всегда ощущаю известный скептицизм, как только в результате такого анализа возникают предсказания о невозможности существования тех или иных теорий вообще, ибо я всегда опасаюсь того, что наш ум недостаточно всеобъемлющ, чтобы точно предвидеть всё многообразие мыслимых парадоксальных ситуаций. Конечно, они (ситуации – В. Г.) не разрушили бы изложенного математического доказательства – они просто стояли бы вне его рамок».

С таким же успехом строго математически можно доказывать, исходя из законов термодинамики, что термодинамические системы не могут состоять из механических частиц, или что при механических частицах невозможны статмеханика и термодинамика, что и делалось неоднократно, например в работах Н. С. Крылова ⁴ и Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшица ⁵.

¹ Манин Д. Ю. Семантический вакуум / Бюллетень № 1 альманаха «В защиту науки». – М.: Наука. 2006. С. 155 – 163 (вариант статьи, опубликованной в журналах «Здравый смысл» № 3 (36), 2005 г., и «Природа» № 3, 2006 г.)

² Лесков Л. В. Современная физическая картина мира / Философия современного естествознания. – М.: ФАИР–ПРЕСС, 2004.

³ Эйнштейн А., Подольский Б., Розен Н. Можно ли считать квантовомеханическое описание физической реальности полным? / Эйнштейн А. Собр. научных трудов, т. 3. М., Наука, 1966, с. 604 – 611.

⁴ Крылов Н. С. Работы по обоснованию статистической физики. – М.–Л.: Изд-во АН СССР. 1950.

⁵ Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. – М.: Наука, 1976. С. 47.

«Думаю, что ошибок не допускал» Ответ на «Замечание…» В. Б. Губина Дмитрий Манин

Я нахожусь в некотором затруднении, пытаясь вразумительно ответить уважаемому Валерию Борисовичу. Вопросы, которые он затрагивает, носят довольно специальный характер, и едва ли их можно содержательно разбирать в небольшом объёме заметки. Поэтому я только попробую определить основную тему критики и очертить свою позицию.

Насколько я понимаю, критика Губина связана с тем, что он усмотрел в моей статье нападки на гипотезу скрытых параметров в квантовой механике, сторонником которой он, по-видимому, является. В общем, к теме статьи это имеет весьма отдалённое отношение, но поскольку в ней я занимался разбором чужих (Лескова) ошибок, то уж сам допускать ошибок не должен был. Думаю, что и не допускал. Пройдёмся по пунктам.

1. «Во-первых, Лесков говорит не вообще о причинности, а о классическом принципе причинности, о том конкретном характере причинности, который существовал для классической механики и который подразумевался в старых спорах на эту тему, в которых сейчас не многие ориентируются».

Лесков занимается, откровенно говоря, простым словоблудием, и подозревать его в точном понимании смысла употребляемых терминов было бы слишком большой честью. Лесков хочет доказать, что современная физика допускает «влияние будущего на прошлое», как он прямым текстом далее пишет. Для этого он и использует красивый термин «классический принцип причинности» и утверждает, что его опровергла квантовая механика. Думаю, Валерий Борисович согласится со мной, что ничего такого квантовая механика не опровергла. Когда же он (В. Б. Г.) говорит: «в указанном мной типичном употреблении термина "причинность" […] Мании неправ», – это звучит странно. Я ведь ясно сказал, в каком смысле употребил слово «причинность», как же можно сначала придать ему другой смысл, а потом заявлять, что тогда я неправ?

Что же касается вопроса о детерминизме в квантовой и классической механике, это тема очень интересная и богатая, но затрагивать её здесь никак невозможно.

2. Об эксперименте Аспекта. Это чрезвычайно сложная и специальная тема, и я не претендую на исчерпывающее её понимание. Тем не менее, в том, что я сказал в статье, я уверен, и Губину не удалось поколебать мою уверенность. Он пишет:

«…эксперимент Аспекта, […] подтвердил не копенгагенскую интерпретацию, которую Манин назвал "стандартной", а именно эйнштейновскую […]. Подчеркну, что в практических (вычислительных) приложениях оба варианта квантовой механики не отличаются».

Но само это утверждение противоречиво. Эксперимент не может сделать выбор между двумя вариантами теории, которые в практических приложениях не отличаются. Просто по определению не может, потому что любой эксперимент сам является «практическим приложением» теории.

На самом деле, эксперимент Аспекта и последующие сходные эксперименты реализовали не буквально мысленный эксперимент ЭПР, а его вариант, придуманный Беллом. И этот-то вариант выявляет неэквивалентность стандартной квантовой механики и любой (из некоторого большого класса) теории со скрытыми параметрами.

3. Ещё одно замечание Губина отнесено к моим словам о том, что в квантовой механике нет внутренних противоречий. На это Валерий Борисович возражает, что зато остаётся «вопрос о причинности» и «указание на неполноту». Может быть, так, а может, и нет – но к внутренней противоречивости это отношения попросту не имеет.

4. Ну и наконец, по поводу моего «бравирования уклонением от изучения» диамата я предпочёл бы уклониться от дискуссии. Пусть каждый пользуется в работе такими философскими установками, какие ему нравятся, лишь бы не навязывал их другим. Ведь кто выбрал неправильные, тот уже сам себя этим наказал.

В защиту науки / Комиссия по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований РАН. – М.: Наука, 2006. Бюл. № 1. – 2006. – 182 с. Редколлегия: Э. П. Кругляков – отв. редактор, Ю. Н. Ефремов – зам. отв. редактора, В. Г. Сурдин – отв. секретарь, Е. Б. Александров, П. М. Бородин, С. П. Капица, В. А. Кувакин, А. Г. Литвак, Р. Ф. Полищук, Л. И. Пономарев, М. В. Садовский, А. М. Черепащук