92. Принцип комплементарности н. Бора как методологический подход к построению научных теорий

Для объяснения соотношения неопределенностей Н. Бор выдвинул принцип дополнительности, противопоставив его принципу причинности. При использовании прибора, позволяющего точно измерить координаты частиц, импульс может быть любым и, следовательно, причинная связь отсутствует. Применяя приборы другого класса, можно точно измерить импульс, а координаты становятся произвольными. В этом случае процесс, по Н. Бору, совершается якобы вне пространства и времени, т.е. следует говорить либо о причинности, либо о пространстве и времени, но не о том и другом вместе.

Принцип дополнительности является методологическим принципом. В обобщенном виде требования принципа дополнительности, как метода научного исследования, можно сформулировать так: для воспроизведения целостности явления на определенном промежуточном этапе его познания необходимо применять взаимоисключающие и взаимоограничивающие друг друга “дополнительные” классы понятий, которые могут использоваться обособленно, в зависимости от особых условий, но только взятые вместе исчерпывают всю поддающуюся определению и передаче информацию.

Так, согласно принципу дополнительности, получение экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект (элементарную частицу, атом, молекулу), неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к первым. Такими взаимно дополнительными величинами можно считать координату частицы и ее скорость (импульс), кинетическую и потенциальную энергию, направление и величину импульса.

Принцип дополнительности позволил выявить необходимость учета корпускулярно-волновой природы микроявлений. Действительно, в одних экспериментах микрочастицы, например, электроны, ведут себя как типичные корпускулы, в других – как волновые структуры.

С физической точки зрения принцип дополнительности часто объясняют влиянием измерительного прибора на состояние микрообъекта. При точном измерении одной из дополнительных величин, другая величина в результате взаимодействия частицы с прибором претерпевает полностью неконтролируемое изменение. Хотя такое толкование принципа дополнительности и подтверждается анализом простейших экспериментов, с общей точки зрения оно наталкивается на возражения философского характера. С позиции современной квантовой теории роль прибора в измерениях заключается в “приготовлении” некоторого состояния системы. Состояния, в которых взаимно дополнительные величины имели бы одновременно точно определенные значения, принципиально невозможны, причем, если одна из таких величин точно определена, то значения другой полностью неопределены. Таким образом, фактически принцип дополнительности отражает объективные свойства квантовых систем, не связанных с наблюдателем.

Таким образом, основная роль принципа дополнительности в методологии видится, прежде всего, в выводе из заблуждения единственной системы отсчета, когда достижение истины видится в рамках какой-либо одной теории. Исследуя природу явления с разных ракурсов, можно увидеть нечто новое, прежде невидимое в рамках одной концепции. При этом очень важно суметь правильно интерпретировать и объединить совокупность тех результатов, которые мы получаем на основе различных опытов, присущих на первый взгляд конфликтующим теориям. Ведь, в конечном счете, все это должно привести к появлению новых систем понятий и новых теорий, которые сумели бы объяснить природу всех известных явлений. Кроме того, принцип дополнительности показывает, что не существует абсолютно верного и завершенного знания о чем-либо, любое знание может быть только относительно верным и завершенным. Это должно подталкивать исследователей к мысли о том, что, о чем бы ни шла речь, они обладают неполным знанием, и, возможно, для развития этого знания необходимо создавать новые дополнительные теории.