Открытие понятия

Эпистемологическая озабоченность теоретической физики первой трети века была вызвана ощущением уходящей из-под ног почвы, ощущением прыжка в пустоту. Оставим пока в стороне проблемы эйнштейновской теории относительности.

536 Лейбниц Г. Соч. в четырех томах. Т. 1. М. 1982. С. 276-277.

537 Описание других историко-научных взглядов Гейзенберга читатель

может найти, например, в статье А. Н. Вяльцева: Вяльцев А. Н. Историко-

научные взгляды В. Гейзенберга // Ученые о науке и ее развитии. М. 1971.

384

теплоемкости твердых тел при низких температурах, это странное понятие неожиданно наполнилось реальностью. Следующий шаг сделал Н. Бор.

В те годы его занимала группа по видимости разнородных проблем, требовавших согласования. Во-первых, очевиднейшее и вместе с тем загадочнейшее с точки зрения механики и электродинамики: устойчивость химических элементов. Во-вторых, мир линейчатых спектров с таинственными “пифагорейскими” правилами расчета их частот. Наконец, результаты резерфордовских исследований структуры атома. Предложив свою модель атома, Бор позволил объединить и последовательно объяснить все эти факты, если не считать того, что сама эта модель представляла собой полную немыслимость с точки зрения законов электродинамики.

Модель атома со стационарными орбитами электронов отличалась

наглядностью, но именно эта наглядность и сбивала с толку. Как

“выглядят” орбиты, что происходит с электроном при “перескоке” с

орбиты на орбиту, оставалось неясным.

спектральных линий определялись только разностью энергетических

уровней и вероятностью переходов. Поэтому Гейзенберг решил попытаться

«построить квантово-теоретическую механику, аналогичную

классической механике, в которую входили бы лишь соотношения между наблюдаемыми величинами»538. В 1925 г. он предложил вариант такой теории, которая вскоре в работах М. Борна, П. Йордана и самого Гейзенберга приняла законченный вид и стала именоваться матричной механикой. Математическая структура теории пришла в полный порядок, теория приобрела логически связный вид и аккуратную согласованность с экспериментальными данными. Однако интерпретация этой квантовой механики, исходя из обычных кинематических и механических представлений, оказалась невозможной. Такие понятия, как “положение”, “скорость”, “траектория”, и связанные с ними представления о непрерывном течении событий и соответственно о причинности словно повисли в воздухе.

Мало того. В 1926 г. Э. Шрёдингер предложил свою, отличную от матричной, но математически ей эквивалентную волновую формулировку новой механики. Собственные решения волнового уравнения Шрёдингера можно было истолковать как систему стоячих электронных волн в окрестности ядра, определенным образом соответствующую системе стационарных состояний. «Столь простая интерпретация волновой

538 Гейзенберг В. О квантово-механическом истолковании кинематических и механических соотношений // УФН. 1977. Т. 122. Вып. 4. С. 575.

385

механики,— замечает Гейзенберг,— оказалась однако невозможной. Дискуссия между Бором и Шрёдингером в сентябре 1926 г. в Копенгагене завершилась выводом, что такая интерпретация не смогла бы объяснить даже закон теплового излучения Планка. Таким образом,— заключает он,— даже в то время никто не знал, что же реально означает понятие дискретного стационарного состояния»539.

Итак, существовала совокупность экспериментов. Существовала логически непротиворечивая, математически изящная теория (даже две), корректно описывающая эксперименты.

Такова типичная далеко не только для новейшей физики ситуация. В таких случаях пути исследователей обычно расходятся. Можно вовсе отказать от “метафизического” дела понимания, ограничиваясь расчетом наблюдаемых величин. Со свойственной ему четкостью стиль такой работы определил П. Дирак. «Единственная цель теоретической физики состоит в вычислении результатов, которые могут быть сравнены с опытом...», — курсивом выделил Дирак в первом издании «Основ квантовой механики»540. Работая над матричной механикой, Гейзенберг шел подобным путем, полагая, что следует методу, которым руководствовался А. Эйнштейн, закладывая основы специальной теории относительности.

Однако в это время сам Эйнштейн уже думал иначе. Началом каждой физической теории,— говорится в «Эволюции физики»,— являются мысли, идеи, а не формулы541. Работать без понятий — значит не понимать. Главное — формирование новых понятий.

Таков второй путь. Этим путем шел Бор, и тесное общение Гейзен-берга с Бором в 1926-1927 гг. сильно повлияло на Гейзенберга. Колоссальное значение для него имела также встреча с Эйнштейном в Берлине весной 1926 г., когда Гейзенберг рассказывал тамошним физикам о новой механике. Поясняя суть своего метода, Гейзенберг

539 Гейзенберг В. Развитие понятий в физике XX века //Вопросы философии. 1975. №1. С. 83.

540 Дирак П. Основы квантовой механики. М.-Л. 1932. С. 14.

541 Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. Развитие идей от первоначальных понятий до

теории относительности и квантов.

Т. IV. М. 1957. С. 530.

386

сослался на философию Эйнштейна, согласно которой-де в теорию следует включать только величины, поддающиеся непосредственному наблюдению и измерению. К удивлению Гейзенберга Эйнштейн заявил: «Может быть, раньше я использовал и даже формулировал такую философию, но все равно она бессмысленна»542. Ведь только теория, заключил Эйнштейн, определяет, что собственно мы наблюдаем. «Этот довод,— замечает Гейзенберг,— был для меня абсолютно новым и произвел на меня тогда глубокое впечатление; позже он оказался чрезвычайно плодотворным в процессе развития новой физики»543.

Здесь-то и стоит “крест”, указующий разделение путей: сочтем ли мы теорию формальным способом вычисления результатов или же формой понимания природы вещей544. Гейзенберг решительно сворачивает на второй путь. Теория мыслится им теперь как система понятий, раскрывающих то, о чем она, и что соответственно мы наблюдаем в эксперименте.

Нельзя сказать, что идея теоретического знания как понимания только теперь была осознана Гейзенбергом. Беседы с Бором и Эйнштейном лишь напомнили ему проблемы, живо обсуждавшиеся им с друзьями и коллегами в период учебы в Мюнхенском университете. В одной из первых бесед с Бором в 1922 г. речь об этом уже шла. Бор, в частности, заметил, что все эти квантовые странности можно будет понять, если только мы вдумаемся в смысл слова «понимание»545. В конце же 20-х годов Гейзенберг окончательно утвердился в том, что физическую теорию можно считать полноценной лишь в том случае, если она базируется на определенной логически связной системе понятий, в которой раскрыто то, о чем она и что в ней “описывается”. Формирование новых понятий — со своим типом связей, своей онтологией, своим способом проектировать и теоретически схематизировать эксперимент — есть один из фундаментальных актов теоретического понимания природы вещей.

542 Heisenberg W. Tradition in der Wissenschaft.

Heisenberg W. Der Teil und das Ganze. S. 80 (Рус. пер. С. 191. Ср. Гейзенберг В. Шаги за горизонт. С.

83).

543 Heisenberg W. Tradition in der Wissenschaft. S. 118.

544 С течением времени оба пути сильно разошлись. В 1952 г., в Копенгагене

состоялась философская конференция, на которой Бор изложил проблемы

интерпретации квантовой механики группе философов, главным образом

представителям Венской школы. Его ужаснул тот факт, что доклад не вызвал ни

споров, ни серьезных вопросов. Проблема понимания вовсе не занимала этих

философов. (Heisenberg W. Der Teil und das Ganze. S. 241. Рус. пер. С. 318).

545 Heisenberg W. Der Teil und das Ganze. S. 55. (Рус. пер. С. 173).

387

Если так, естественно задаться вопросом: как же формировались классические понятия, как они трансформировались, как возникали но вые, как новая система понятий соотносится со старыми? Вот почему с этих пор философский анализ понятий всегда связывается Гейзенбергом с историческим анализом их формирования. «История физики, — пишет он, — не просто накопление экспериментальных открытий и наблюдений, к которым подстраивается их математическое описание; это также и история понятий»546. Или в другом месте: «История физики не есть только лишь последовательность экспериментальных открытий; она сопровождается развитием понятий или влечет его за собой... Именно неопределенность понятий принуждает физика обращаться к философским проблемам»547.

История физики как история понятийных систем, история их становления и изменения, вызывающего глубокие преобразования структуры всего теоретического мышления, — в этом средоточие историко-научной концепции Гейзенберга, которую он начинает развивать с начала 30-х годов и продолжает до последних лет жизни (доклады: «Изменения структуры мышления в развитии науки», 1969 г.; «Развитие понятий в истории квантовой теории», 1972 г.; «Что такое элементарная частица?», 1975 г.).

Подчеркну еще раз, что историческое исследование является для Гейзенберга измерением актуального понимания «логической ситуации» современной физики.

Во-первых, история вовлекается в дело потому, что таким способом можно было как бы приживить “дичок” новейшей физики к прочному стволу классической физики. История науки служила для обоснования квантовой теории, и важнейшим принципом был при этом боровский принцип соответствия. Первоначально он работал как эвристический принцип при решении отдельных задач, каждый раз им нужно было суметь воспользоваться заново. В работе 1925 г. Гейзенберг попробовал “угадать”, следуя этому принципу, общую математическую схему квантовой механики. Так он заложил фундамент «здания замкнутой

Heisenberg W. Tradition in der Wissenschaft. S. 25. Гейзенберг В. Развитие понятий в физике XX века. С. 79.

388

математической теории квантовой механики в замечательно тесной аналогии с классической механикой...»548. Отныне квантовая механика приобретала самостоятельный статус и могла освободиться от псевдоклассических монстров. Принцип соответствия естественно входил в ее структуру, но этого нельзя было сказать о понятиях. Они не получались из классических неким “соответственным” переходом.

Отсюда и возникает особый “квантовый” взгляд на историю науки как на последовательность подобных замкнутых теоретических систем, в основе каждой из которых лежит своя система понятий.

Стало быть, во-вторых, попытка взглянуть на историю физики с квантовой точки зрения приводит к серьезному ее переосмыслению. Она лишается видимой непрерывности и распадается на последовательность «замкнутых теоретических систем», в ряду которых квантовая механика может получить законное место. Эта картина, однако, осложняется другой, не менее для Гейзенберга существенной, идеей исторического развития научного знания — традиционной идеей непрерывного роста общности теории, охватывающей все более обширные сферы природы единым, все более общим и абстрактным принципом. Когда Гейзенберг занялся физикой элементарных частиц, в особенности же когда в послевоенные годы он работал над единой теорией поля, идея эта стала доминирующей.

Стало быть, в квантовой теории имеются основания для обеих как будто бы взаимоисключающих точек зрения на историю науки. И это далеко не случайно. Теоретическим понятиям квантовой механики свойственна совершенно особая историчность, особый тип соотношения с исторически предшествовавшими понятиями. Ее понятия — принципиально отличные от классических, более общие, служащие основанием их объединения,— тем не менее не “снимают” в себе классические понятия, а как бы складываются из них, причем так, что сами слагающие их понятия остаются несовместимыми ни друг с другом, ни с тем, что из них “складывается”. Понятийное единство квантовой теории есть, таким образом, единство разнородных понятийных систем. Это единство, связанное другим боровским принципом, принципом дополнительности. Отсюда и исходит свет, в котором Гейзенберг видит возможность рациональной реконструкции истории физики и науки в целом.

Я не хочу сказать, что Гейзенберг последовательно проводит подобную реконструкцию. В разных работах то одна, то другая тенденция берут верх, но «логическая ситуация квантовой механики»

548 Борн М, Йордан П. О квантовой механике // УФН. 1977. Т. 122. № 4. С. 587. Ср. Джеммер М. Эволюция понятий квантовой механики. М. 1985. С. 199.

389

остается тем регулятивом, который не позволяет ему сбиться в намечающуюся временами односторонность.

Попробуем теперь войти в некоторые детали.