Под знаком кванта.

Принцип дополнительности Бора — удавшаяся попытка примирить ограниченность устоявшейся системы понятий с прогрессом наших знаний о мире. Этот принцип расширил возможности нашего мышления, объяснив, что в квантовой физике меняются не только понятия, но и сама постановка вопросов о сущности физических явлений. (Паули одно время даже предлагал назвать квантовую механику «теорией дополнительности» — по аналогии с теорией относительности.) Но значение принципа дополнительности выходит далеко за пределы квантовой механики, где он возник первоначально. Лишь позже — при попытках распространить его на другие области науки — выяснилось его истинное значение для всей системы человеческих знаний. Можно спорить о правомерности такого расширения, но нельзя отрицать его плодотворности во многих случаях, даже далеких от физики.

Сам Бор любил приводить пример из биологии, связанный с жизнью клетки, роль которой вполне подобна значению атома в физике. Если атом — последняя частица вещества, еще сохраняющая его свойства, то клетка — это самая малая часть любого организма, которая все еще представляет жизнь в ее сложности и неповторимости. С точки зрения науки изучить жизнь клетки — значит узнать все элементарные процессы, в ней происходящие, и при этом понять, как их взаимодействие приводит к совершенно особому состоянию материи — к жизни.

При попытке выполнить эту программу оказывается, что одновременное сочетание такого анализа и синтеза неосуществимо. В самом деле, чтобы проникнуть в детали механизма жизнедеятельности клетки, мы рассматриваем ее в микроскоп — сначала обычный, затем электронный,— нагреваем клетку, пропускаем через нее электрический ток, облучаем, разлагаем на составные части... Но чем пристальнее мы станем изучать жизнь клетки, тем сильнее будем вмешиваться в ее функции и в ход естественных процессов, в ней протекающих. В конце концов мы ее разрушим и поэтому ничего не узнаем о ней как о целостном живом организме. Тем не менее ответ на вопрос «Что такое жизнь?» требует и анализа, и синтеза одновременно. Процессы эти несовместимы, но не противоречивы, а дополнительны, и необходимость учитывать их одновременно — лишь одна из причин, по которой до сих пор не существует ответа на вопрос о сущности жизни.

Как и в живом организме, в атоме важна целостность его свойств «волна — частица». Конечная делимость материи породила не только конечную делимость атомных явлений — она привела также к пределу делимости понятий, с помощью которых мы эти явления описываем.

Часто говорят, что правильно поставленный вопрос — уже половина ответа, и это не просто эффектный афоризм. Правильно поставленный вопрос — это вопрос о тех свойствах явления, которые у него действительно есть. Поэтому он уже содержит в себе все понятия, которые необходимо использовать в ответе. На идеально поставленный вопрос можно ответить коротко: «да» или «нет». Бор показал, что вопрос «волна или частица?» в применении к атомному объекту неправильно поставлен. Таких раздельных свойств у атома нет, и потому он не имеет однозначного ответа «да» или «нет». Точно так же, как нет ответа у вопроса «Что больше: метр или килограмм?» и у других подобных вопросов.

Квантовый объект — это не частица, и не волна, и даже ни то, ни другое одновременно. Квантовый объект — это нечто третье, не равное простой сумме свойств волны и частицы,— точно так же, как мелодия — больше, чем сумма составляющих ее звуков, а кентавр — не простая сумма коня и человека, а нечто качественно новое. Это квантовое «нечто» не дано нам в ощущении, и тем не менее оно, безусловно, реально. У нас нет образов и органов чувств, чтобы вполне представить себе свойства этой реальности. Однако сила нашего интеллекта, опираясь на опыт, позволяет все-таки ее познать. Два дополнительных свойства квантовой реальности нельзя разделить, не разрушив при этом полноту и единство явления природы, которое мы называем, например, атомом, точно так же, как невозможно разрезать на две части кентавра, сохранив при этом в живых и коня, и человека.

Когда Гейзенберг отбросил идеализацию классической физики — понятие «состояние физической системы, независимое от наблюдения», он тем самым предвосхитил одно из следствий принципа дополнительности, поскольку «состояние» и «наблюдение» — дополнительные понятия. Взятые по отдельности, они неполны и поэтому могут быть определены только совместно, друг через друга. Говоря строго, они вообще не существуют порознь: мы всегда наблюдаем не вообще нечто, а непременно какое-то состояние. И наоборот: всякое состояние — это вещь в себе до тех пор, пока мы не найдем способ его наблюдения.