Наука и богословие. Введение

И, наконец, есть еще одно объяснение, строящееся на том, что никакой проблемы, собственно, говоря, и нет. Существование квантовых частиц настолько объективно, что и Ньютон не мог бы пожелать лучшего. Видимые противоречия в квантовой теории можно объяснить тем фактом, что не все действующие силы квантового мира доступны нашему опыту. Эти не доступные нашему исследованию возможности называются «скрытыми переменными». Дэвид Бом был первым, кто выстроил стройную теорию, основанную на этом объяснении. Ее экспериментальные подтверждения полностью совпадают с опытными данными традиционной квантовой механики. Теория Бома охватывает как частицы (объективную физическую реальность), так и волну, которая заключает в себе информацию о среде и которая также направляет движение частиц, хотя зарегистрировать ее непосредственно не удается. Существование этого последнего объяснения показывает, что пресловутая неопределенность квантовой теории в общем–то не объективна, а зависит в основном от метафизического выбора того или иного ученого. Таким образом, возможно вполне определенное, хотя и не очень детальное ее описание. Однако большинство физиков все же склоняются на сторону Бора, а не на сторону Бома. Те, кто делает это на основе серьезных размышлений, а не просто повинуясь мнению большинства, чувствуют, что теория Бома, будучи полезной практически, слишком запутанна, чтобы быть убедительной. Этот выбор делается учеными не на эмпирических основаниях, но это не значит, что он безоснователен, потому что наука — это больше, чем чистый эмпиризм.

Величайший парадокс квантовой теории — то, что, несмотря на успешное ее применение уже в течение более чем семидесяти лет, такой фундаментальный аспект ее интерпретации, как природа измерения, остается неясным и продолжает быть предметом дискуссий.

Другие составляющие квантовой теории

Существует много других аспектов квантовой теории, относящихся скорее к метафизике, чем непосредственно к физике, но которые, тем не менее, заслуживают нашего внимания.

Принцип неопределенности. Гейзенберг показал, что существование квантов налагает определенные ограничения на то, насколько точно мы можем одновременно определять различные свойства квантовых объектов. Выражаясь простыми словами, если вы знаете, где находится в данный момент электрон (его положение в пространстве), то вы не знаете, что с ним происходит (количество его движения), и наоборот. Такие ограничения могут быть представлены в виде ясных и четких правил. Эти правила вытекают из того факта, что существование квантов устанавливает минимальный уровень количества энергии обмена при взаимодействии (она не может быть меньше, чем 1 энергия одного кванта), из чего следует, что существует несократимое количество неконтролируемой энтропии, появляющейся при вмешательстве в систему во время процедуры измерения.

В своей исходной форме принцип Гейзенберга был эпистемологическим (основанным на познавательной способности, то есть на том, что мы можем узнать, в данном случае — измерить). Однако очень скоро Гейзенберг и большинство его коллег сформулировали этот принцип уже как онтологический, то есть основанный не на том, что мы можем или не можем знать о квантовой реальности, а на гипотезе о ее принципиальной неопределенности. Гейзенберг считал, что квантовые объекты просто не обладают такими характеристиками, как точное положение в пространстве и точное количество движения, обладая только потенциальной возможностью реализации этих характеристик, что и происходит при выполнении процедуры измерения. Существование альтернативной объективной интерпретации Бома показывает, что взгляды Гейзенберга, будучи широко распространенными, не стали, однако, нормативными для квантовой физики, хотя и приняты большинством физиков как метафизическая позиция. Этот выбор соответствует реалистической стратегии поиска настолько выверенного баланса между эпистемологией (человеческим познанием) и онтологией (сущностными характеристиками реальности), насколько это возможно. Выражаясь словами Полкинхорна, «Эпистемология служит моделью для онтологии», то есть, выясняя, что мы можем и что мы не можем знать, мы получаем заслуживающий доверия ориентир на то, что существует в реальности.