kazyutinskii_v_v_mamchur_e_a_sachkov_yu_v_i_dr_spontannost_i

Посвящается 100-летию со дня рождения

М.Э. ОМЕПЬЯНОВСКОГО

Михаил Эразмович ОМЕЛЬЯНОВСКИЙ 1904-1979

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТИТУТ ФИЛОСОФИИ

Спонтанность

и

детерминизм

МОСКВА НАУКА 2006

УДК 122/129:001 ББК 87

С73

Издание осуществлено при финансовой поддержке Российского государственного научного фонда (РГНФ) проект № 05-03-16045д

Редколлегия:

докт. филос. наук В.В. Казютинский,

докт. филос. наук ЕЛ. Мамчур, докт. филос. наук Ю.В. Сачков, докт. филос. наук А.Ю. Севальников

Спонтанность и детерминизм / В.В. Казютинский, Е.А. Мамчур, Ю.В. Сачков, А.Ю. Севальников и др. ; Ин-т философии РАН. - М.: Наука, 2006. - 323 с. - ISBN 5-02-034948-8 (в пер.).

Монография посвящена памяти известного отечественного философа М.Э. Омельяновского. Рассматривается проблема спонтанности, ее природы и взаимоотношения с концепциями причинности и детерминизма. Анализируется вопрос о роли причинности в квантовой онтологии и нелинейной науке. Сделана попытка проанализировать физические основания категории свободы в человеческом мире, установить связь спонтанности с понятием телеономизма и выяснить место причинности в нелинейном мире.

Для философов науки, естествоиспытателей и всех интересующихся проблемами современной философии и науки.

Темплан 2006-11-27
ISBN 5-02-034948-8	© Институт философии РАН, 2006
	© Редакционно-издательское оформление.
	Издательство "Наука", 2006

ПРЕДИСЛОВИЕ

В январе 2004 г. исполнилось 100 лет со дня рождения Михаила Эразмовича Омельяновского - одного из лидеров отечественной философии науки, члена-корреспондента АН СССР, академика АН Украины.

М.Э. Омельяновский был выдающимися организатором науки: директором академического Института философии Украины, зам. директора Института философии СССР и зав. отделом философских вопросов современного естествознания того же института, зам. отв. редактора журнала "Вопросы философии". Огромный резонанс на протяжении десятилетий вызывала деятельность М.Э. Омельяновского в качестве зам. председетеля Научного совета по философским вопросам современного естествознания при Президиуме АН СССР. С его живейшим участием и часто под непостредственным руководством были организованы ряд крупных совещаний по философским вопросам современного естествознания, конференций и симпозиумов по наиболее перспективным философским проблемам наук о природе. Многие из этих мероприятий носили международный характер, привлекая ведущих зарубежных ученых. М.Э. Омельяновский ясно видел теснейшую взаимосвязь философии и современного естествознания. Он понимал, что неразрывный союз необходим для них обоих. С одной стороны, обогащение категориального аппарата философии невозможно вне контекста фундаментальных теорий современного естествознания - среди них М.Э. Омельяновский отводил ведущую роль специальной и общей теории относительности и квантовой механике, которые изменили стиль научного мышления, повлияли на всю систему универсалий культуры.

С другой стороны, эвристичность естественнонаучного поиска также зависит от его взаимодействия с философией. Одним из самых ключевых моментов деятельности М.Э. Омельяновского и было развитие союза философии и естествознания. В многочисленных мероприятиях, проводившихся при участии М.Э. Омельяновского, заметную роль неизменно играл цвет отечественной науки, бь Омельяновский прилагал большие усилия для того, что-

I отечественные исследования по философии науки получили

достойную известность за рубежом. Он принимал участие в работе многих всемирных философских форумов, вел переписку с выдающимися зарубежными естествоиспытателями - Дж. Берналом, М. Борном, JT. Инфельдом, С. Пауэллом, И. Пригожиным, С. Сакатой и философами М. Бунге, Ф. Гонсетом, А. Грюнбаумом, А. Тарским, И. Хинтиккой и др.

Круг научных интересов М.Э. Омельяновского был необычайно широк. Как материалист, он обосновывал мысль об объективности понятий современной физики. Сохраняет свою силу и сегодня высказанная им мысль: физическая реальность - это "познаваемая в физической теории объективная реальность, содержание понятия которой получает свою определенность в зависимости от определенности самой теории как таковой и ступеней (моментов) ее построения"1. В сферу интересов М.Э. Омельяновского входили проблемы анализа фундаментальных физических теорий, их концептуальной структуры и аксиоматики, проблемы наблюдаемости элементарного и сложного в квантовой физике, проблемы диалектического противоречия теории относительности и квантовой теории.

Большое значение придавал М.Э. Омельяновский анализу категорий причинности и детерминизма. Особое внимание он уделял проблемам детерминизма в квантовой теории. Испытавший всю силу прессинга "идеологизированной науки" - с этим связаны многие трагические страницы научной биографии М.Э. Омельяновского - он развил глубокое и обоснованное истолкование квантовой механики и роли в ней концепции причинности в духе идей В.А. Фока2.

Авторы настоящей книги развивают некоторые из философских идей М.Э. Омельяновского в связи с научными достижениями последних лет. Михаил Эразмович живо интересовался философским осмыслением экспериментов с отложенным выбором, ролью нелокальности квантовой теории, современными версиями квазителеономизма. Конечно, проблема спонтанности в современной физике еще не стояла так остро и вызывающе, как 30-40 лет назад. Сегодня она постепенно выдвигается на авансцену научного познания. Но и в осмысливании этих нетривиальных проблем философское наследие М.Э. Омельяновского способно сыграть свою роль, о чем свидетельствует предлагаемая книга.

Авторы посвящают книгу "Спонтанность и детерминизм" светлой памяти М.Э. Омельяновского.

В.В. Казютинский

Часть I

ЭПИСТЕМОЛОГИЧЕСКИЕ

АСПЕКТЫ

ДЕТЕРМИНИЗМА

1Омельяновский М.Э. Диалектика в современной физике. М., 1973. С. 67.

2См.: ГрехэмЛ. Естествознание, философия и науки о человеческом поведении

вСоветском Союзе. М., 1991.

ОВЗАИМООТНОШЕНИИ ДЕТЕРМИНИЗМА

ИПРИНЦИПА ПРИЧИННОСТИ В ФИЗИКЕ

М.Э. Омельяновский

По вопросу, о котором идет речь, среди ученых не существует единого мнения. Если это является минусом с точки зрения строгости системы взглядов, то с точки зрения истории взглядов на проблему причинности и детерминизма в этом минусе скрывается тот плюс, что различные утверждения относительно поставленной проблемы охватывают многообразные аспекты универсальной связи в природе. Философия в свое время переживала нечто подобное. В античной философии, например, понятие причины имело более общее и неопределенное значение, нежели в наши дни, и Аристотель - великий энциклопедический ум античного мира - различал четыре вида причинности: causa formalis, causa materialis, causa efficiens и causa finalis.

Понятие causa finalis применялось, в частности, Энгельсом в "Диалектике природы", правда, в другом смысле, чем у Аристотеля. Вообще все эти термины встречаются в современных философских исследованиях, но то значение, которое придавал им Аристотель, получили уже другие, более точно определенные категории. Только термин causa efficiens ("действующая причина") сохранил в какой-то мере свое значение, которое примерно соответствует современному значению слова "причинность".

Причинность - это категория для обозначения необходимой связи во времени протекающих в нем явлений. Если в заданных постоянных условиях явление А порождает, вызывает, определяет (в данном контексте эти понятия тождественны) другое явление В, то связь между явлениями А и В есть причинная связь, в которой явление А есть причина, а явление В - действие.

Причинная связь - это необходимая связь различных явлений именно во времени. Между явлениями природы существуют самые разнообразные связи, в том числе необходимая связь в пространстве, в котором разные явления протекают в одно и то же вРемя. Например, в утверждении "заряд есть источник электромагнитного поля" выражается необходимая связь одновременно существующих значений известных величин, или связь электри-

ческого и магнитного поля есть необходимая связь, но она, как и связь, о которой шла речь в первом примере, не представляет причинной связи. Таких примеров можно привести бесконечное множество; они иллюстрируют ту мысль, что причинная связь есть лишь малая частичка мировой связи явлений.

Категории причины и действия имеют присущее им значение только в применении к явлениям, которые в данных условиях рассматриваются независимо от окружающих их явлений и в этом смысле представляют изолированную систему. Но как только эти явления рассматриваются в связи с окружающими их явлениями, то причина и действие соединяются друг с другом в представлении всеобщего взаимодействия, в котором причина и действие никогда не остаются одним и тем же: то, что в одних условиях представляет причину, в других условиях становится действием, и наоборот.

Категория причинности предполагает связь двух явлений. Некоторое явление М может служить причиной некоторого явления N и быть действием явления К, но ни одно явление не может быть причиной самого себя. Энгельс, правда, говорит, применяя известный термин Спинозы, что материя и присущее ей движение есть causa sui ("причина самой себя"), но в этом утверждении термин causa sui применяется отнюдь не в обычном значении термина "причина", что разъясняется самим же Энгельсом1.

Изменение любой вещи, явления и превращение ее в "свое другое" есть раздвоение единого на противоречивые части, на взаимоисключающие противоположности, и единство противоположностей называют иной раз причиной изменения и развития. Но это делается для популярности, и термин "причина" применяется здесь не в собственном своем значении; категория диалектического противоречия лежит в основе других категорий логики и диалектики, в том числе и категории причинности, поэтому объяснять категорию противоречия через категорию причинности является ошибкой.

Вместе с тем нельзя отвлекаться от того, что явление может изменяться и одновременно оставаться в своей основе тем же; в данном случае на сцену выступает понятие состояния. Это понятие играет существенную роль в физике, особенно в вопросах, относящихся к проблеме причинности.

Многие физики - независимо от своих философских взглядов - под принципом или законом причинности в физике понимают положение о необходимой связи состояния системы (подразу-

1 Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд. Т. 20. С. 558.

мевается изолированная система, которой может быть и одна частица) в начальный момент времени и состояния системы в любой другой последующий момент времени. Например, австрийский физик А. Марх, утверждавший, что "дух материализма" и "материалистический образ мышления" в современной физике "терпят крушение"2, вместе с этим писал, что "существует причинность в квантовой механике, и она состоит, как и в классической физике, в основном предложении: возможно по начальному состоянию системы, которая находится под данным воздействием, заключить о будущем ее состоянии"3.

В квантовой механике с этой точки зрения принцип причинности выполняется потому, что в ней по начальному значению состояния системы, которое характеризуется волновой функцией, можно определить состояние, т.е. волновую функцию, в любой другой момент времени посредством так называемого волнового уравнения:

где Я - оператор энергии, или оператор Гамильтона.

Но такое понимание принципа причинности означает в действительности расширение понятия причинности, неправильное отождествление его с идеей о взаимной связи и взаимной обусловленности явлений. С таким пониманием причинности, когда она выполняет функцию других категорий, отражающих аспекты универсальной мировой связи, нам представляется, согласиться нельзя. Принцип причинности заключается, как известно, только в следующем: одно явление при определенных условиях (причина) порождает другое явление (действие). В случае причинного отношения явлений мы отвлекаемся от их связи с мировым целым и рассматриваем независимо от него. Следовательно, бесконечное многообразие необходимых связей не сводится к одной только причинной связи, т.е. связи причины и действия.

Обратимся к классической механике. В случае равномерного прямолинейного движения изменение положения частицы в некоторый момент времени не является результатом действия силы. Первый закон Ньютона непосредственно выражает связь явлений, относящихся к равномерному прямолинейному движению, и поэтому на основании этого закона, зная начальное положение и скорость равномерно и прямолинейно движущейся частицы, можно вычислить ее положение в любой другой момент времени.

2March A. Das neue Denken Лег modernen Physik. Hamburg, 1957. S. 122.

3March A. Die physikalische Erkenntms und ihre Grenzen. Braunschweig, 1955.

8

В случае же неравномерного движения изменение скорости движущейся частицы является результатом действия силы, которая выступает в данном случае в качестве причины, и второй закон Ньютона выражает эту причинную связь. Но в классической механике состояние движения частицы в некоторый момент времени не является причиной состояния частицы в последующий момент времени. Если же по начальному состоянию можно рассчитать положение и скорость частицы в любой другой момент времени, то это обстоятельство свидетельствует лишь о том, что состояние движения частицы в данный момент и состояние этой частицы в любой другой момент необходимо связаны между собой и эта связь представляет закономерность явлений движения, исследуемых классической механикой, которую и выражают законы Ньютона.

Аналогично вопрос о причинности и детерминизме решается и в квантовой механике. Если по некоторому начальному значению волновой функции можно на основании волнового уравнения вычислить ее значение в любой другой момент времени, то это означает только то, что связь, установленная квантовой механикой между значениями волновой функции в различные моменты времени, представляет закономерность квантовой механики и эту закономерность выражает волновое уравнение (оно было формулировано Шредингером).

Итак, квантовая механика похожа на классическую механику в том отношении, что обе они однозначно определяют связь между состоянием в момент времени t и состоянием в момент времени t'.

Хотя в классической и квантовой механике по состоянию системы в данный момент можно однозначно определить состояние той же системы в будущий момент, однако характер, или тип, связи начального и будущего состояний системы в классической и квантовой механике в основе своей отличаются друг от друга.

Связи состояний частицы в два различных момента времени, которые рассматривает классическая механика, похожи на связи состояний, скажем, электромагнитного поля, которыми занимается теория Максвелла, похожи в том отношении, что по значениям величин, относящихся к состоянию объекта в начальный момент, можно определить значение величин, относящихся к состоянию объекта в любой другой момент времени. И эта общая черта данных связей существует, несмотря на то что законы Ньютона отличаются от уравнений Максвелла и для характеристики состояний электромагнитного поля применяются не координаты и импульсы, а другие величины. Этого типа связи относятся к динамической закономерности, и многие авторы считают

динамическую закономерность единственным, так сказать, представителем детерминизма и причинности в физике.

В квантовой механике, как явствует из сказанного выше, тип связи значений состояния частицы во времени в принципе другой, нежели в классической физике. Волновая функция, описывающая состояние частицы, описывает не частицу "саму по себе", а потенциальные возможности взаимодействия ее с приборами, т.е. задание волновой функции в начальный момент времени позволяет получить вероятности результатов измерений каждой величины, измерений, могущих быть произведенными над частицей в данном состоянии.

Как общий вывод из того, о чем говорилось, мы вправе принять следующее предложение: волновая функция определяет вероятности и вместе с тем удовлетворяет уравнению Шредингера; это означает, что в квантовой механике внутренне необходимо связаны ее вероятностная (статистическая) и динамическая закономерности.

Итак, связи величин квантовой механики, относящиеся к изменению во времени состояния, не имеют характера только статистической или только динамической закономерности. В этом заключается своеобразие статистических (вероятностных) законов квантовой механики. В ее законах нераздельно сочетаются статистическая и динамическая стороны закономерности атомных явлений (это в наиболее адекватной форме отражается в операторных уравнениях квантовой механики).

Из всего сказанного следует, что квантовая механика, как и всякая научная теория, - детерминистическая теория, хотя ее детерминизм отличается от лапласовского детерминизма классической механики и волнового детерминизма классической теории поля. Что же касается вопроса о причинности в квантовой механике, т.е. представляет ли квантовая механика, так сказать, причинную теорию, то ответ на него напрашивается сам собой. Квантовая механика признает силовые воздействия на микрообъект и, значит, представляет причинную теорию, так как эти воздействия необходимо порождают соответствующие изменения в дальнейшем ходе движения микрообъектов. Следовательно, эти силовые воздействия представляют причину. Те связи во времени (т.е. протекание во времени атомных процессов), которые отражает волновое уравнение, включают в себя также и указанные причинные связи.

Рассмотрим в заключение высказывания современных физиков о соотношении детерминизма и принципа причинности.

По мнению Гейзенберга, принцип причинности с развитием философии и физики постепенно оказался "равнозначным ожи-

100

11