Позитивизм
Данная статья написана специально для Руслана Хазарзара, уверенного в антиматериалистической сути квантовой механики (КМ).
Позитивизм.
В философии существует довольно много школ и школок, которые существуют только за счёт того, что игнорируют отсутствие собственных оснований либо не доводят до конца свои логические выводы.
Наибольшую силу среди подобных школ забрал позитивизм - философское учение, основоположники которого объявили, что ими превзойдены устаревшие концепции как материализма, так и идеализма. Рецепт преодоления оказался очень прост: признать существование только ощущений (которые позитивисты называют «фактами») и отказаться ставить вопрос об источнике этих ощущений. Рецепт не нов - ещё Беркли отмечал, что «мы ощущаем только свои ощущения». Легко понять, что, отказываясь от источника ощущений, позитивисты выбрасывают большое количество объяснений. Объяснить устойчивость и согласованность ощущений, способность к управлению своими ощущениями, позитивист не может в принципе - отсюда и берутся идеи о том, что человек вообще и не может, и не должен что бы то ни было объяснять.
Позитивизм никто не принял бы всерьёз, если бы он не был высказан группой довольно заметных учёных. Людям свойственно переносить авторитет: если мнению человека есть смысл доверять в чём-то, люди склонны верить ему во всём. Доходит до смешного: некоторые, в том числе Руслан Хазарзар, вообще не способны отделить квантовую механику как физическую теорию от позитивизма как философского направления - потому что некоторые философы интерпретируют высказывания некоторых физиков в духе позитивизма.
Эмпириокритики
Суть учения Маха сводилась к двум требованиям: чисто описательная наука и экономия мышления.
Экономия мышления - это признание реальности только ощущений и отказ от признания реальности их источника. Мах не осознал, что данная «экономия» означает. «Отрезав» источник ощущений, мы теряем многое - в частности, возможность что бы то ни было объяснить. Но главная потеря - истинность.
Истинность по Маху - это соответствие теоретических предсказаний эмпирическим ощущениям. Но ощущения - частное дело каждого; значит, истинность - тоже! Оптика дальтоника, оптика близорукого и оптика страдающего куриной слепотой будут различаться - и каждая будет отличаться от оптики человека с нормальным зрением. У слепых, видимо, оптики не будет вообще. А вот что будет с оптикой, если оптик внезапно ослеп - дело совершенно непонятное.
Доказать истинность теории «против желания оппонента» кому бы то ни было становится в принципе невозможно - поди докажи человеку, что он ощущает вот это, а не это. А без доказательств в распоряжении науки вместо знаний остаются только мнения - и никакое мнение не стоит больше, чем любое другое. Если доказательств истинности нет, то исследователь ничем не отличается от шарлатана. Вот у торсионщиков именно такие ощущения. А у экстрасенсов ощущения другие.
Если не идти за ощущения к их источнику, то термин «иллюзия» становится «украденной концепцией». Иллюзия для материалиста - это ощущение, не соответствующее реальности. Но если на реальность опереться нельзя, то ощущение может не соответствовать только другим ощущениям. А тогда как выяснить, какие именно из противоречащих друг другу ощущений - иллюзии? Представим, что мы смотрим на оптическую иллюзию со стрелками: <--->---<. Зрение говорит нам, что отрезки - разной длины. Теперь приложим к ним линейку, и зрение нам скажет, что отрезки - одинаковой длины. И как эмпириокритик будет объяснять это - не используя термин «на самом деле», не используя знания об особенностях глаза и мозга (вывод о существовании которых, кстати, «метафизика»: мы ощущаем не свои глаза, а зрение; сделать вывод, что у нас есть глаза - значит, пойти за ощущения!)?
А никак он это не будет объяснять. Из экономии мышления естественно родилась чисто описательная наука. Наука по Маху должна ограничиться ответом на вопрос «как» и даже не ставить вопроса «почему». Дело науки - предвосхищать будущий опыт своими предсказаниями. Вопрос, почему наука может предвосхищать опыт, Мах предлагал убрать вместе со всеми остальными «почему».
Требование, на мой взгляд, просто идиотское. Очень часто наука только и может ответить на вопрос «как». Три закона Ньютона плюс закон всемирного тяготения дают возможность построить теорию движения тел в поле тяготения, которая даёт ответы на все вопросы о том, «как» движутся тела - но даже не подбирается к объяснению природы тяготения.
Но время от времени в науке получается не только описывать явления, но и объяснять их природу. Как-то Алессандро Вольта проделал простенький опыт. Взял он гальванический элемент и две проволочки: толстую и тонкую. При последовательном соединении нагревалась только тонкая проволочка, а при параллельном - только толстая. С объяснением этого простого результата физики мучились двести лет (кстати, проверьте себя - а Вы можете объяснить, почему так получается?), но в конце концов объяснение было найдено. Если верить Маху, делали они это зря. Нужно было просто принять эти ощущения как данность и тщательно описывать, как именно грелись проволочки.
Любая научная теория всегда даёт модель описываемого явления. При этом всегда описывается не только поведение физической системы, но и механизм этого поведения. Детальность описания механизма может быть разной: некоторые физические законы напоминают удобные математические формализмы без особенного физического содержания. Уже упоминавшийся закон всемирного тяготения даёт возможность вычислить силу притяжения между телами, но на первый взгляд ничего не говорит о природе этой силы. На самом деле говорит, и не так уж мало. Формула закона всемирного тяготения выделяет как важные три параметра (массы тел и расстояние между их центрами масс) - все остальные параметры оказываются неважными. На величину силы, например, не влияет материал тел, их цвет, сложность их структуры и так далее. На величину силы не влияет, измеряет ли её мужчина или женщина и вообще измеряет ли её кто бы то ни было. Собственно, открытие Ньютона в том и заключалось, что он понял - что из параметров существенно, что нет.
Поэтому каждая модель в науке является не только описанием, но и объяснением - разной степени подробности. Это объяснение с дальнейшим развитием науки может быть ограничено в области применимости (тепловыделение в проводнике после открытия сверхпроводимости), уточнено (планетарная модель атома) или полностью отброшено (флогистон). Механизм явления очень полезен физикам: он позволяет выделить параметры существенные и не существенные (недаром работает физик именно так: сначала строится механизм явления - хотя бы на уровне выделения существенных и не существенных параметров, затем подбираются математические формализмы). Механизм явления очень полезен технологам и инженерам, потому что помогает придумывать и строить машины, использующие данное явление (известна история о том, как Фарадей просил Максвелла придумать какое-то наглядное объяснение уравнений Максвелла - у технаря не очень получалось работать с ними напрямую). Вреда от наличия механизма ни для кого нет.
И с какого перепугу наука должна от объяснений отказываться - я не понимаю категорически. Не нужно настаивать, чтобы детальное объяснение было обязательно - иногда есть только уравнение, связывающее существенные параметры. Не нужно абсолютизировать сегодняшние объяснения - они могут измениться завтра, в том числе и разительно. Но зачем выбрасывать из арсенала науки объяснения, которые уже есть? И на каком основании прекращать построение новых? Мы не можем гарантировать, что это объяснение верно? Ну и что? Пока оно помогает строить описания, правильно предсказывающие результаты опытов, и делать машины, оно полезно. Когда оно помогать перестанет, когда проявится его неадекватность - оно будет изменено, уточнено или отброшено. Но отбрасывать его немедленно на том только основании, что гарантировать его полную и окончательную правильность мы не можем - не слишком ли высока цена? Или объяснять наука ничего не должна потому, что Эрнст Мах лично, выбросив как «метафизику» источник ощущений, потерял способность что бы то ни было объяснить?
Неопозитивисты.
На смену Маху пришли другие философы, которым тоже по тем или иным причинам не нравился материализм.
Людям свойственно ошибаться. Философы - тоже люди, и им свойственно ошибаться не меньше. Главная ошибка неопозитивистов - неверное представление о том, что такое «объективность».
В представлениях неопозитивистов есть только две альтернативы. Либо элементарная частица «существует на самом деле», либо она - феномен сознания, выдумка физика, не имеющая к реальности никакого отношения. «Мяч либо красный, либо синий». В их двоичную логику не вмещается идея о том, что научное описание мира может быть не единственно заданным и в то же время не полностью произвольным.
Если частица «существует на самом деле», то она должна обладать некоторым состоянием и тогда, когда ни с чем не взаимодействует. Но физики категорически не желают говорить о состоянии частицы, не взаимодействующей ни с чем - именно это нежелание отражается во фразе «реально только наблюдаемое». Философ спрашивает: как в опыте с двумя отверстиями ведут себя электроны, для которых мы не смогли установить, через какое отверстие они проходят? Физик отвечает: не знаю. Философ нажимает: но они же должны вести себя каким-то определённым образом! Физик отвечает: не уверен, теория не описывает этого. Философ: теория теорией, но электрон же как-то должен себя вести и тогда, когда теория его не описывает! Физик: электрон - это теоретическая конструкция, вообще нет смысла говорить про электрон вне контекста теории, в рамках которой он введён. Ага, говорит философ. Он признался. Он вовсе не считает электрон чем-то реальным! «Поскольку мяч не красный - он непременно синий!»
Философ при этом полностью проигнорировал то, откуда понятие электрона взялось и зачем оно было нужно. Не обратил он внимания и на то, что физик вовсе не обладает произволом в отношении электрона. Существует массив фактов, который квантовая механика систематизирует, описывает, объясняет. Этот массив фактов не требует для своего теоретического осмысления непременного введения термина «электрон» - вряд ли для квантовой механики не может быть альтернативной теории. Но уж если термин «электрон» вводится, то массив фактов требует приписывания электрону вполне определённых свойств! Именно это обстоятельство позитивист упускает. Он видит, что учёный измышляет теории, но не видит, что теории эти описывают реальность!
Вот мир позитивиста и оказывается субъективным. Раз у элементарной частицы нет определённого состояния всё время, значит, и сама элементарная частица - просто игра ума, фикция. Точно такой же игрой ума и фикцией немедленно оказывается вообще вся наука. Более того, наука полностью рассыпается и как свод знания: для позитивиста теряется преемственность научного знания! Для примера разберём, как Хазарзар, следуя за Хюбнером, доказывает, что механика Ньютона вопреки мнению физиков вовсе не получается из специальной теории относительности (СТО) при малых по сравнению со скоростью света скоростях - то есть демонстрирует нарушение общепринятого в физике принципа преемственности «Новая теория должна переходить в старую при тех условиях, при которых старая была установлена».
Хазарзар: Нередко утверждается, что ньютоновская механика является предельным или частным случаем теории относительности, имея дело с областью, в которой скорости намного меньше скорости света. При обосновании выдвигается допущение, что такой предельный случай можно вывести из теории относительности. Но что это был бы за вывод? Если обозначить предложения специальной теории относительности как R1, R2, ..., Rn, то, чтобы вывести ньютоновскую механику как предельный случай, к ним следует добавить следующее: … v2/c2 << 1. Тогда можно получить предложения L1, L2, ..., Ln; и только в этом смысле можно говорить о выведении одной теории из другой. Хотя Li действительно может рассматриваться как частный случай специальной теории относительности, к ньютоновской механике это не имеет отношения … . Дело в том, что переменные и параметры, представляющие координаты, время, массу и т.д. в специальной теории относительности отличаются от классических величин, хотя имеют те же наименования. Так, масса в ньютоновской физике постоянна, понятие же с аналогичным названием в эйнштейновской физике взаимоопределимо с энергией и потому является переменным. … Это очевидное различие не позволяет выводить одну теорию из другой, хотя в обеих фигурируют одни и те же термины. Если не принять определенных правил преобразования, нельзя отнести переменные и величины Li к классической физике, а если переопределить их, то нельзя вывести Li из Ri. При переходе от эйнштейновской теории к классической физике изменятся не только форма законов, но сами понятия, на которых эти законы основаны. Поэтому ньютоновская физика не является ни предельным, ни частным случаем эйнштейновской физики.
Сперва выловим одну блоху: масса в ТО точно так же постоянна, как и в теории Ньютона, хотя отличается в другом - в СТО масса неаддитивна (масса системы не равна сумме масс её составляющих; например, масса фотона равна 0, но масса системы из двух фотонов отлична от 0); термин «масса покоя» вовсю используется школьными учителями и популяризаторами, но не встречается в работах физиков. Отмечу при этом, что такое понимание массы выбрано физиками не потому, что оно «правильно», а потому, что оно удобно. Мир допускает описание как в терминах переменной аддитивной массы, зависящей от энергии, так и в терминах постоянной массы, равной энергии покоя и неаддитивной. А вот два горошка на ложку не получается: не строится теория, в которой масса и постоянна, и аддитивна.
Итак, что же Хюбнер доказал? Даже при малых скоростях СТО остаётся СТО, а не становится механикой Ньютона. Честно говоря, мог бы сделать это и покороче, результат совершенно очевидный. Но разве это имеют в виду физики, когда говорят, что ньютоновская механика - предельный случай для СТО?
Нет. Имеется в виду, что для малых скоростей СТО и классическая физика предсказывают одно и то же. Подробнее:
И СТО, и механика Ньютона описывают один и тот же мир (или, если угодно, теоретически обобщают результаты одних и тех же экспериментов).
В случае малых скоростей предсказания СТО и классической механики различаются очень мало. Даже для скоростей космических ракет (десятки километров в секунду) разница в предсказаниях настолько мала, что может быть обнаружена только в тончайших экспериментах. На практике это означает, что мы можем почти везде пользоваться формулами Ньютона. В случае же не малых скоростей предсказания теорий начинают различаться, причём предсказания СТО соответствуют экспериментальным данным, а предсказания механики Ньютона - нет.
Подобное сходство предсказаний на малых скоростях не случайно. Если в формулах СТО, описывающих правило сложения скоростей, замедление времени, сокращение тел в направлении движения и так далее, положить член v2/c2равным 0, то получатся соответствующие формулы механики Ньютона (время не замедляется, тела не сокращаются, общая скорость равна сумме двух скоростей и так далее). Формулы классической механики получаются из формул СТО посредством очень простой математической операции.
Хюбнер говорит о том, что хотя математически формулы СТО легко свести к формулами механики Ньютона, но физический смысл понятий, входящих в формулы, разный. Он отмечает, что понятия эти имеют одни и те же наименования, но думает, что на этом их сходство и исчерпывается. В самом деле, что общего может быть у массы для Ньютона и Эйнштейна?
А физики говорят, что эти понятия описывают одни и те же стороны реальности и поэтому соответствуют друг другу. Взаимосвязь терминов лежит не внутри теории, а в реальности, которую эти теории описывают. Масса килограммовой гири составляет один килограмм и с точки зрения Ньютона, и с точки зрения Эйнштейна.
Хюбнер выбросил из рассмотрения реальность - и она отомстила за себя: две теории, описывающие один и тот же мир, оказались ничем не связанными.
Квантовая механика с моей позиции.
Квантовая механика, как и любая физическая теория, представляет собой описание реальности (а не феноменов сознания). Физик исследует то, что существует вне его сознания и не зависит от этого сознания.
Квантовая механика представляет собой описание реальности. Объективность этого описания состоит не в том, что частицам приписывается существование вне сознания. Вполне возможно, что никаких «электронов» на самом деле нет. Но то, что на самом деле есть (материя), может быть описано в терминах электронов. Возможно, впоследствии будет найдено другое описание.
Это очень важный момент. Материалист, изучающий квантовую механику, не обязан требовать «независимой от сознания» реальности электрона - точно так же, как материалист, использующий закон всемирного тяготения, не обязан требовать «независимой от сознания» реальности силы тяготения. В некотором смысле и «электрон», и «тяготение» являются феноменами сознания - это термины, которые придумали люди для описания мира. Вполне возможно (известен пример) построение механики, в принципе не использующее понятие «сила». Эта механика менее удобна в расчётах, но ничуть не менее «верна», чем классическая - она даёт те же самые предсказания.
Но ни электрон, ни сила тяготения не являются полностью субъективными. Эти термины описывают реальность. Свойства «электрона» задаются отнюдь не по желанию физика - точно так же, как приписать желаемое значение или желаемый закон изменения силе притяжения, введя такой термин, физик не вправе. Хочет того физик или нет, но ослабевать взаимодействие между телами будет пропорционально квадрату расстояния. Использование другого языка может вообще убрать термин «тяготение» из описания мира (например, заменив его «искривлением пространства») - но закон взаимодействия останется тем же самым.
Вообще, объективность мира для материалиста означает, что мир существует сам по себе, а не в сознании людей. Следствием этого является то, что мир вообще допускает научное описание. При этом когда «научный язык» этого описания выбран, полученные разными людьми описания совпадают. А когда используются описания мира на различных (но применимых) «научных языках», получаемые описания эквивалентны в том смысле, что дают одинаковые предсказания.
Квантовая механика имеет дело с микрообъектами. Любое измерение обязательно влияет на состояние измеряемого объекта (например, подключение вольтметра к резистору изменяет падение напряжения на этом резисторе), но в квантовой механике это влияние оказывается настолько сильным, что им нельзя пренебрегать.
Скрытых параметров в квантовой механике нет - поведение частиц индетерминировано. Это - отражение реального индетерминизма мира.
Выбранный язык описания реальности не позволяет сказать ничего определённого о состоянии, в котором находится частица вне взаимодействия с другими частицами. Известно, что в процессе взаимодействия («наблюдения») частица проявится в одном из возможных состояний. Известно, что принципиально невозможно предсказать, в каком именно. Говорить о том, что происходит с частицей, когда она ни с чем не взаимодействует, квантовая механика не позволяет. Это может быть отражением реальности, а может быть ограничением квантовой механики. Во втором случае не исключено, что появится теория, описывающая поведение частицы, не взаимодействующей ни с чем.
Тезисно повторю выводы.
Позитивизм не следует из квантовой механики и не является единственной философской системой, которая с квантовой механикой совместима. Мнение философов, утверждающих, что это не так, опровергается контрпримером (данной статьёй) и, следовательно, ошибочно.
Квантовая механика сама по себе никоим образом не противоречит материалистическому взгляду на мир. Мнение философов, утверждающих, что это не так, опровергается тем же контрпримером.
Последовательный позитивизм неудобен как мировоззрение, поскольку многие факты объявляет принципиально необъяснимыми. Наука при позитивизме оказывается игрой ума, концепция истинности теряется, различные области науки оказываются несвязанными и рассыпаются. Как мне кажется, плата за «преодоление материализма» непомерная.
Позитивизм как мировоззрение непригоден в реальной жизни. Не сможет позитивист игнорировать то, что у него есть глаза и руки, а не только зрение и осязание.