УДК - 115

Метафизика квантовой механики и философские трудности её основателей                  

Годарев-Лозовский М.Г. Смольный институт РАО, godarev-lozovsky@yandex.ru

В настоящей работе в тезисном изложении сформулированы метафизические принципы в основании квантовой механики и главные из них – принцип атемпоральности: некоторые величины, связанные с микрочастицей (в т. ч. координата) изменяются атемпорально и принцип микротемпоральности: некоторые величины, связанные с микрочастицей (в т. ч. импульс и координата) могут существовать и сосуществовать актуально, - практически бесконечно малые промежутки времени.  Показано, как эти принципы взаимодействуют и дополняют друг друга и почему избегали их признания основатели квантовой механики.

Ключевые слова: атемпоральность, бестраекторность, волновая функция, дополнительность, индетерминизм, квантовая механика, неравенства Гейзенберга.

В 

Metaphysics of quantum mechanics and the philosophical fallacies of its founders

M. G. Godarev-Lozovsky, Smolny Institute of RAO, godarev-lozovsky@yandex.ru

In the present work in the form of a thesis statement are formulated metaphysical principles in the foundation of quantum mechanics; the most important of these are the principle of atemporality: some values associated with a microparticle (including  the coordinates) change atemporally, and the principle of microtemporality: some values associated with the microparticle (including momentum and coordinate) can exist and co-exist actually, – practically the almost infinitesimal intervals of time. It is shown how these principles interact and complement each other and why the founders of quantum mechanics avoided their recognition.  

Keywords: atemporality, atrajectority, wave function, complementarity, indeterminism, quantum mechanics, Heisenberg's inequalities.

Лауреат Нобелевской премии по физике Стивен Вайнберг настаивает на том, что философские принципы не обеспечивают физиков правильными убеждениями. В поисках окончательной теории физики напоминают скорее собак, которые носятся, вынюхивая все вокруг в поисках следов красоты, которую надеются обнаружить, не уподобляясь зорким орлам, то есть, не глядя с вершин философии. Оставим на совести С. Вайнберга эту аналогию. Однако, не кто-нибудь, а российский физик В. Сорокин блестяще философски охарактеризовал бесконечное разнообразие граничных условий в микромире: «Бог не мечет жребий, но он ничего не делает дважды».  Известный популяризатор науки Д. Данин писал о том, что соотношение неопределённостей не собственность Гейзенберга, а волны вероятности не собственность Борна, и философские мнения первооткрывателей по поводу их открытий решительно ни для кого не обязательны. Нередко – это просто плоды бесполезной работы «не по специальности». Тем не менее эти люди связаны какой-то единой присягой верности истине физического знания.

Мы полагаем, что великие физики коллективным разумом создали грандиозное здание квантовой механики. Допустимо ли обвинять их в том, что они совершали философские ошибки? Скорее философы в XX веке не были готовы к осмысленному и равноправному диалогу с физиками…

Четыре метафизических принципа квантовой механики

В В В В В В В В 

Обладающий мышлением наблюдатель живет во времени, постигая и конструируя пространство. Время как длительность и как по выражению Р. Декарта «способность мыслить длительность» – необходимое условие и предпосылка человеческого мышления. Пространство - производно от мышления и в этом коренное отличие времени от пространства. Вероятно, многие физики и философы проходят мимо фундаментального закона: движение квантовой частицы в непрерывном (актуально бесконечно делимом) пространстве потенциально, а в непрерывном (потенциально бесконечно делимом) времени – актуально. «Потенциальное – это то, что, собственно, описывается квантовой механикой и проявляется в соответствующих квантовых феноменах, а актуальное – это непосредственно нам данное, точнее говоря, описываемое классической физикой [11, с.129]». Представляется, что А. Ю. Севальников в разрабатываемой им полионтичной парадигме, наверное, единственный, кто концептуально вплотную подошел к открытию этого закона. Что же из него следует?

1. Принцип темпоральности: некоторые величины, связанные с микрочастицей в том числе импульс, изменяются темпорально.

2. Принцип атемпоральности: некоторые величины, связанные с микрочастицей в том числе координата изменяются атемпорально. Принцип атемпоральности был предложен нами в 2013 году, позднее он был обоснован теорией пространства и движения. Сущность этой теории в следующем. Никакая реальная частица не исчезает из реального пространства ни на одно мгновение. При этом непрерывное движение через бесконечную последовательность отрезков пути было бы парадоксально (апории Зенона). Поэтому движение в актуально бесконечно делимом пространстве представляет собой элементарное (далее неделимое) вневременное перемещение – телепортацию квантовой частицы [6, с.48-54]. И если философским основанием атемпоральности является непрерывность пространства, то таковым для микротемпоральности (см. ниже) выступает непрерывность времени.

3. Принцип микротемпоральности: некоторые величины, связанные с микрочастицей в том числе импульс и координата могут существовать и сосуществовать актуально, - практически бесконечно малые промежутки времени (в данном случае под практически бесконечно малой продолжительностью предлагается понимать временной промежуток значительно меньший, чем планковское время, т.е. ). Нарушение неравенств Белла можно рассматривать в пользу существования в природе  внутренне присущих ей  синхронистичных корреляций между микрообъектами. Но эти нарушения не являются общим случаем и не свидетельствуют в пользу отсутствия у частиц внутреннего (скрытого) времени [10]. 

4. Принцип асинхронистичности: изменения некоторых величин в том числе импульса и координаты не синхронизируются (в отличие от классической механики в квантовой механике импульс частицы p не является функцией координаты частицы x [11, с.34]). 

Взаимодополнительность темпоральной и атемпоральной реальностей

Учитывая предложенные исходные принципы другой знаменитый принцип дополнительности Н. Бора можно рассмотреть с учетом атемпоральной и микротемпоральной реальностей. Непоследовательность Н. Бора как философа заключается в игнорировании метафизического (не скоростного) характера открытых им в 1913 году квантовых скачков частицы в атоме. Логика Н. Бора по-видимому следующая. Квантовые скачки – это метафизическая реальность, которую невозможно описать в пространстве и времени. Необходимо помнить призыв И. Ньютона: «Физика, бойся метафизики!». Значит квантовые скачки должно только постулировать, не вникая в их сущность [2, с.139-147]. Н. Бор прав, признав, что квантовые скачки реализуются вне пространственно-временного континуума, но, тем не менее, мы полагаем - они происходят в пространстве. Но вернёмся к вопросу о том - в каких же формах может выступать принцип дополнительности?

1. В форме корпускулярно-волнового дуализма, то есть как: темпоральность и траекторность перемещения волнового пакета взаимодополнительные к атемпоральности и бестраекторности элементарного перемещения частицы внутри волнового пакета. Известно, что вектор скорости у квантовой частицы отсутствует. Однако Луи де Бройль, как мы полагаем, из инструменталистских соображений отождествил скорость частицы и скорость её волнового пакета. Логика де Бройля, вероятно, следующая. Волна, связанная с частицей, имеет групповую скорость. Скорость в квазиклассическом приближении имеет и квантовая частица. Значит мы можем отождествить скорость (в классическом понимании) квантовой частицы и групповую скорость её волны [9, с.531-552]. Однако «В квантовой механике не существует понятия скорости частицы, в классическом смысле, т.е. как предела, к которому стремится разность координат в два момента времени, делённая на интервал  между этими моментами» [8, с.16-17].

2. В форме микротемпоральной (практически бесконечно малой по продолжительности) актуализации потенциальной величины, например, координаты. В результате предлагаемого подхода становится возможной интерпретация волновой функции как частоты посещения частицей определённых координат, где вероятно её обнаружение. В данном случае обе реальности связанные с частицей (актуальная и потенциальная) дополняют друг друга. М. Борн аналогично частотной интерпретации вероятности в математике не дополнил свою интерпретацию волновой функции её частотной интерпретацией. Логика М. Борна, видимо, следующая. Волна, связанная с частицей, отражает статистическую закономерность вероятности обнаружения частицы в пространстве, а «точному значению координаты нельзя приписать физического смысла». Значит вероятность – это фундаментальное свойство природы [3, с.168].  Однако, мы полагаем, что логическим продолжением статистической интерпретации может служить понимание  частоты посещения частицей определённой координаты в единицу времени как величины пропорциональной  - квадрату модуля волновой функции [7, с.335-340].

3. В форме неравенств Гейзенберга - как взаимодополняющих и несинхронных микротемпоральной динамики (изменений) импульса и атемпоральной динамики. (изменений) координат. Научной общественности хорошо известны постулаты Гейзенберга: вне зависимости от конструкции измерительного прибора и метода измерения Х-координаты точечной частицы в тот момент, когда эта координата измеряется, обязательно изменяется значение Х-составляющей и импульса частицы. Действительно - в неравенствах Гейзенберга момент времени t символизирует мгновение одновременного измерения одной величины и изменения другой! Совершенно естественно, что в момент измерения одной величины – другая неопределённа. И второй постулат Гейзенберга утверждает: не должна фигурировать в физической теории та величина, которую принципиально нельзя измерить точно, не изменяя в момент измерения значения «сопряженной» величины. [4, с.130-158]. Сразу отметим, что сопряженная величина изменяется не благодаря измерению, (как полагал по-видимому В. Гейзенберг), а в силу некоторой закономерности. При этом отсутствие в физической теории некоторой величины совсем не означает её отсутствие в природе, а сама физическая теория в отличии от философского построения, действительно, не обязана обращаться к бесконечно малым промежуткам времени [5, с.66-75]. Однако, логически однозначно - координата частице присуща всегда, а скорость и траектория в классическом их понимании действительно отсутствуют. Подчеркнём – скорость именно отсутствует, а не является неопределённой, как иногда утверждают.                   

4. В форме принципа суперпозиции, понимаемого как микротемпоральная (практически бесконечно малая по продолжительности) актуализация существующих одновременно взаимодополнительных состояний частицы. Обозначенный тезис логически непротиворечив, ибо если объект X находится в одном из A и B, то он не находится в другом, находясь одновременно, но последовательно в разных местах. Ошибка основателей квантовой логики Г. Бирхофа и Д. фон Неймана, как мы полагаем, заключается в отказе от двузначной логики с законом исключённого третьего при интерпретации принципа суперпозиции [1]. Частица действительно может находиться одновременно и последовательно в различных состояниях, но при условии разведения логической и временной последовательностей.

В заключении мы можем сделать вывод, что в основе метафизики квантовой механики всего два принципа – атемпоральности и микротемпоральности. И если Н. Бор и Луи де Бройль (сознательно или неосознанно) игнорируют первый из этих принципов; М. Борн, Г. Бирхоф и Д. фон Нейман проходят мимо второго принципа; В. Гейзенберг – по существу отвергает оба обозначенных положения.

Литература

1. Birkhoff G., von Neumann J. The Logic of Quantum Mechanics // Annals of Mathematics. 1936. Vol. 37.

2. Бор Н. Атомная физика и человеческое познание / Квантовая физика и философия.  М. Изд. Иностранной литературы. 1961, 151с.

3. Борн М. Размышления и воспоминания физика. М. Наука. 1977, 280с.

4.  Вильф Ф.Ж. Логическая структура квантовой механики. М.УРСС, 2003, 261с.

5. Гейзенберг В. Часть и целое. М.УРСС, 2004, 232с.

6. .Годарев-Лозовский М.Г. Проблема пространства и движения в квантовой механике // Вестник Пермского университета. Философия, психология, социология, 2015 №2,130с.

7. Годарев-Лозовский М.Г.  Скрытый смысл неравенств Гейзенберга и частотная интерпретация волновой функции // Вестник Пермского университета. Философия. Психология. Социология. 2017. Вып.3, 190с. DOI: 10.17072/2078-7898/2017-3-396-408.

8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. М. Гос. Изд. физико-математической литературы,1963, 702с.

9. Луи де Бройль. Т.1. О волновой природе электрона. М. Логос, 2010, 556с.

10. Куракин П.В. Скрытые параметры и скрытое время в квантовой теории. ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, М., 2004, www. keldysh.ru.

 11. Севальников А.Ю. Интерпретации квантовой механики. В поисках новой онтологии. М.URSS, 2009, 189с.

Об авторе

Годарев Максим Григорьевич, (псевдоним – Годарев – Лозовский М.Г.), Сопредседатель СПб отделения Российского Философского Общества, руководитель философского семинара в Смольном институте РАО.

198259, Санкт-Петербург, ул. Тамбасова, д.25, корп.6, кв.57;

e-mail: godarev-lozovsky@yandex.ru

About the author

Godarev Maxim Grigorievich, (pseudonym Godarev-Lozovsky M.G.),

В Co-Chairman of the St. Petersburg branch of the Russian Philosophical Society, the head of the philosophical seminar at the Smolny Institute of RAO.

25/6-57, Tambasov str. Saint-Petersburg,196259, Russia;

e-mail:godarev-lozovsky@yandex.ru