Г. Е. Горелик
Вопросы истории естествознания и техники. 1980, Вып. 3–4, с. 62—67.
Детерминизм Эйнштейна и его отношение к квантовой механике
Этический детерминизм
Этические аргументы в дискуссии о квантовой механике
Квантовая механика ввела в физику два новых фундаментальных положения: дискретность возможных значений физических величин и существенно вероятностный язык описания реальности. Эйнштейн не сомневался в фундаментальности первого положения и только иногда выражал надежду получить его как следствие теории поля, например, с помощью переопределенной системы уравнений1. Что касается вероятностного языка, то он никогда не признавал его окончательным и считал такое описание природы (на языке Эйнштейна, реальности) хотя и правильным, но преходящим, временным. По его убеждению, это описание будет в будущем заменено более глубоким, точным, относящимся к обычному квантовому описанию, как классическая механика относится к статистической механике2.
Почему Эйнштейн не признавал фундаментальность вероятностных законов квантовой механики (говоря его словами, испытывал к ним «неприязнь», «отвергал чутьем физика»)?
Вряд ли можно ответить на этот вопрос однозначно. Отношение Эйнштейна к вероятностному языку новой физики может объясняться совокупностью причин, среди которых, по нашему мнению, могли играть роль и такие стороны личности Эйнштейна, которые, казалось бы, непосредственно не были связаны с его научными взглядами. Мы имеем в виду его этические представления3.
Отметим, что для ясности и краткости изложения обоснование этого предположения дается в несколько категорической форме. Само это обоснование подтверждает, конечно, лишь опосредованную связь между столь различными сторонами личности и, кроме того, не имеет универсального характера. Подобная связь может существовать, по-видимому, лишь у тех великих ученых, которым принадлежит революционная роль в преобразовании концептуального аппарата науки, перестройке самой научной логики.
1 Эйнштейн А. Собр. науч. тр. М., 1966, т. 3, с. 458.
2 Там же. М., 1967, т. 4, с. 300.
3 А. Эйнштейн называл этическими представления об ответственности человека за свои действия, о свободе воли, справедливости, о месте человека в мироздании и т. д. Подобные представления можно было бы назвать также гуманитарными в широком смысле.
Детерминизм Эйнштейна и его отношение к квантовой механике
Отношение Эйнштейна к вероятностному языку квантовой механики можно выразить его собственными словами: «Я все еще верю в возможность построить такую модель реальности, т. е. такую теорию, которая выражает сами вещи, а не только вероятности их поведения»4. В письме М. Борну он пишет: «В наших научных ожиданиях мы стали антиподами. Ты веришь в Бога, играющего в кости, а я в Совершенную Закономерность чего-то объективно должного существовать в мире, закономерность, которую я грубо спекулятивным образом пытаюсь ухватить… Большие первоначальные успехи квантовой теории не заставят меня поверить в фундаментальность игры в кости, хотя я хорошо знаю, что более молодые коллеги считают это следствием моего склероза»5. Из этого письма видно, что Эйнштейн отчетливо представлял свое обособленное положение среди физиков.
Более конкретно свой научный идеал Эйнштейн формулировал следующим образом: «…теория поля существует как программа: “основными понятиями теории должны быть непрерывные функции, определенные в четырехмерном континууме”. Меня с полным правом можно назвать непоколебимым сторонником этой программы»6.
Эйнштейн неоднократно подчеркивал привнесенное квантовой механикой ограничение принципа причинности. «В настоящее время, — писал он, — уверенности в постоянно действующей причинности угрожают именно те, кому она освещала путь и чьим главным и полновластным руководителем она была, — представители физики». И далее: «Ради этой цели достижения результатов с помощью минимума теоретических элементов квантовая механика охотно жертвует даже принципом строгой причинности»7. Эйнштейн надеялся на возврат, как он говорил, к «максвелловской» программе описания реальности.
4 Эйнштейн А. Собр. науч. тр., т. 4, с. 185.
5 Эйнштейновский сб., 1972. М., 1974, с. 34
6 Эйнштейн А. Собр. науч. тр., т. 4, с. 303.
7 Там же, с. 104, 168, 139.
Следует отметить однако, что Эйнштейн, отвергая фундаментальность квантового вероятностного описания реальности, стремился вовсе не к классическому лапласовскому детерминизму, а к некоему сверхдетерминизму, согласно которому «не только развитие во времени, но и начальные состояния подчиняются определенным законам»; он был «убежден, что события, происходящие в природе, подчиняются какому- то закону, связывающему их гораздо более точно и тесно, чем мы подозреваем сегодня, когда говорим, что одно событие является причиной другого» 8.
Правда, Паули в письме Борну указывал (на основании бесед с Эйнштейном в 1954 г.), что «Эйнштейн не считает идею детерминизма… столь фундаментальной, как это часто кажется… эйнштейновская отправная точка является скорее «реалистической», а не детерминистской»9.
8 Там же, т. 3, с. 458; т. 4, с. 157.
9 Эйнштейновский сб., 1972, с. 91.
Отметим, однако, что только «реалистическая» убежденность в возможности «полного» нестатистического описания реальности могла бы позволить надеяться на существование строгой причинности.
Взгляды Эйнштейна на рассматриваемую проблему к концу жизни несколько изменились. Напомним, что они никогда не были консервативными. Вот что он, например, писал Борну: «Видел ли ты, как Бом (как, впрочем, и де Бройль 25 лет тому назад) верит в то, что квантовую теорию можно детерминистски истолковать по-другому? Это, по-моему, дешевые рассуждения, но тебе, конечно, лучше судить»10. Это изменение взглядов особенно отчетливо проявилось в последней опубликованной работе Эйнштейна. «Можно убедительно доказать, — писал он, — что реальность вообще не может быть представлена непрерывным полем. Из квантовых явлений, по-видимому, следует, что конечная система с конечной энергией может полностью описываться конечным набором чисел (квантовых чисел). Это, кажется, нельзя совместить с теорией континуума и требует для описания реальности чисто алгебраической теории. Однако сейчас никто не знает, как найти основу для такой теории» 11.
Чем же объяснить отношение Эйнштейна к вероятностному фундаменту новой физики? Можно было бы предположить, что грандиозный успех теории относительности мог оказать на него некое «гипнотическое» воздействие, мешая принять новую исследовательскую программу12. Сам Эйнштейн такую возможность (по крайней мере, для других) вполне допускал. Говоря об абсолютном пространстве Ньютона, он пишет: «Но огромный практический успех его [Ньютона] учения, по-видимому, воспрепятствовал ему, как и физикам XVIII и XIX веков, признать произвольный характер основ его системы»13. О себе он говорит: «Какое направление обещает успех при сегодняшнем состоянии теории? При выборе направления я склонен руководствоваться моим опытом построения теории тяготения» 14.
10 Эйнштейновский сб., 1972, с. 66.
11 Эйнштейн А. Собр. науч. тр., т. 2, с. 873.
12 Паули В. Физические очерки. М., 1975, с. 183.
13 Эйнштейн А. Собр. науч. тр., т. 4, с. 183.
14 Там же, с. 291.
Однако это объяснение трудно считать достаточным. Во-первых, потому, что сам Эйнштейн сознавал возможность подобного воздействия. Во-вторых, признание теории относительности сопровождалось, как известно, активной борьбой Эйнштейна с научными предрассудками. В связи с этим он неоднократно и вполне определенно писал о природе научных предрассудков, о природе научного знания, вообще. Вот некоторые из характерных его высказываний: «Понятия, которые оказываются полезными … легко завоевывают у нас такой авторитет, что мы забываем об их земном происхождении и воспринимаем их как нечто неизменно данное… . Подобные заблуждения часто надолго преграждают путь научному прогрессу»15. И далее: «Закон не может быть точным хотя бы потому, что понятия, с помощью которых мы его формулируем, могут развиваться и в будущем оказаться недостаточными. На дне любого тезиса и любого доказательства остаются следы догмата непогрешимости» 16.
Объясняя отношение Эйнштейна к квантовой механике, следует также учесть такое обстоятельство, как его оторванность от разработки конкретных проблем атомной и ядерной физики и др.17
15 Там же, с. 28.
16 Там же, с. 143.
17 См., напр.: Rosenfeld L. Z. Phys., 1963, Bd. 171, S. 242.
Этический детерминизм
Каждое из таких обстоятельств входит, вероятно, некоторым компонентом в полное решение проблемы. Но, как мы попытаемся обосновать, некоторую роль можно, по-видимому, отвести и комплексу этических, гуманитарных представлений Эйнштейна — точнее, его этическому детерминизму 18. (18 Впрочем объяснение, связанное с воздействием успеха теории относительности на самого Эйнштейна, сводится, по существу, к уверенности его в своей полевой и детерминистской программе. Но методологическая программа для ученых-мыслителей такого масштаба, как Эйнштейн, является органической частью мировоззрения в целом, взаимодействуя, в частности, и с комплексом этических представлений.)
Подобное объяснение становится возможным потому, что для сложной, многогранной, но цельной, личности Эйнштейна этот этический комплекс являлся существенным компонентом его воззрений общего характера; с другой стороны, для него несомненным было единство мира. Для Эйнштейна вполне обычны размышления о месте человека в мире, о «смысле жизни».
Характерно то, что Борн в физической дискуссии с Эйнштейном привлекает аргументы этического характера (стараясь, по-видимому, использовать наиболее веские для Эйнштейна аргументы). В письме к нему Борн пишет: «Конечно, я полностью разделяю твое мнение относительно того, что действия людей — это результат прорыва из глубины этических чувств, которые являются первичными и почти независимыми от рассудка. Но от этого единства взглядов я сразу должен перескочить к нашей размолвке в области физики. И это потому, что я не могу разделять эти вещи и не могу понять, как это ты можешь объединять совершенно механический мир со свободой этических чувств индивидуумов… Я рассматриваю детерминистский мир как нечто совершенно отвратительное — и это первичное чувство …у тебя философия, которая кое-как приводит в соответствие мертвые вещи-автоматы с существованием справедливости, совести, и с этим я не согласен»19.
Подобным же образом Н. Бор «в надежде повлиять на позицию Эйнштейна»20 выдвигал соображения, далеко выходящие за пределы квантовой механики и относящиеся к самой человеческой деятельности.
Для этики Эйнштейна характерны «неквантовость», уверенность в строгой причинности, действующей помимо воли человека: «…поступки людей определяются внешней и внутренней необходимостью, вследствие чего перед богом люди могут отвечать за свои деяния не более, чем неодушевленный предмет за то движение, в которое он оказывается вовлеченным» 21.
В 30-е годы при обсуждении проблемы причинности часто привлекался вопрос о свободе воли. В связи с этим Эйнштейн отмечал: «Честно говоря, я не понимаю, что имеют в виду, когда говорят о свободе воли. Например, я чувствую, что мне хочется то или иное, но я совершенно не понимаю, какое отношение это имеет к свободе воли. Я чувствую, что хочу закурить трубку, и закуриваю ее. Но каким образом я могу связать это действие с идеей свободы? Что кроется за актом желания закурить трубку? Другой акт желания? Шопенгауэр как-то сказал: “Человек может делать то, что хочет, но не может хотеть по своему желанию”» 22.
Аналогичные мысли Эйнштейн высказывал, говоря о Спинозе23, близостью которым он неоднократно подчеркивал.
19 Эйнштейновский сб. 1972, с. 37.
20 Бор Н. Избр. науч. тр. М., 1971, т. 2, с. 419.
21 Эйнштейн А. Собр. науч. тр., т. 4, с. 128.
22 Там же, с. 156.
23 Там же, с. 254, 552.
Пронизывающая все эти высказывания Эйнштейна идея строгой причинности не только подтверждает указанную характерную черту его этики, но и ставит сразу несколько проблем. Конечно, на вопрос «Как сформировались такие этические представления?» нельзя ответить лишь указанием на то, что они формировались в годы безусловного господства детерминизма классической физики, так как Борн и Бор — почти ровесники Эйнштейна. Кроме того, в объяснении нуждается и своеобразная дополнительность этики самого Эйнштейна: абсолютный детерминизм «в теории» и активность, признание ответственности людей за их поступки (а вовсе не фатализм) «на практике». Подобная дополнительность была присуща также этике Спинозы24, с которым Эйнштейна вообще связывало многое. Столетия, разделяющие их, оставили неизменными только немногие внешние обстоятельства их биографий (в частности, глубокую раннюю религиозность и самостоятельный и решительный отказ от «общепринятых» форм религии), и это облегчает выяснение условий формирования их этических представлений, в чем-то сходных между собой.
24 См.: Коников И. А. Материализм Спинозы. М., 1971, с. 159—193.
Этические аргументы в дискуссии о квантовой механике
Является ли этический, «ненаучный» компонент дискуссии о квантовой теории лишь «издержками» производства физических идей, совокупностью метафор, приобретающих смысл только после их перевода на язык физики? Нет, по-видимому, это — существенная часть дискуссии, главные участники которой (Эйнштейн, Борн и Бор)—не просто выдающиеся физики, а мыслители, в гармоничной структуре личностей которых существенное место занимает «ненаучный», в частности этический компонент. Об этом говорит и применение ими «ненаучных» аргументов в научной дискуссии.
Чтобы оценить важную роль «ненаучного» фактора для психологии научного творчества (особенно в случаях революционных изменений в научной картине мира), следует учитывать, что этические представления формируются в относительно раннем возрасте, являются недостаточно определенными и связаны со всей «вненаучной» сферой человека. Поэтому этический компонент должен быть более «косным», чем научный, хотя он также важен для цельных личностей (какими были Эйнштейн, Бор, Борн), убежденных в единстве мира. (При этом, конечно, связь между различными компонентами личности — в частности, между этическим и научным — имеет опосредованный характер.)
Подтверждение этому можно видеть также в том, что Эйнштейн говорит о своем неприятии статистического основания физики на основе «чутья», «инстинкта»; он подчеркивает, что у него нет логических аргументов, что ему трудно поверить в это и т. п. А что же это такое — нелогичное, инстинктивное, не основанное на научных аргументах? Что остается, если из структуры личности «вычесть» логику, рациональное, науку?
Может ли нечто ненаучное быть мотивом, стимулом (или помехой!) научного творчества? На этот вопрос Эйнштейн отвечает утвердительно: «Особенно важным я считаю совместное использование самых разнообразных способов постижения истины. Под этим я понимаю, что наши моральные наклонности и вкусы, наше чувство прекрасного и религиозные инстинкты вносят свой вклад, помогая нашей мыслительной способности прийти к ее наивысшим достижениям»25.
25 Эйнштейн А. Собр. науч. тр. т. 4, с. 166.
Разумеется, предложенная гипотеза (в соответствии с которой Эйнштейн не принял новый научный — квантово-теоретический — идеал, так как был «обременен» детерминистскими этическими представлениями) не означает, что ученому «вредно» быть сложной личностью. Ведь, кроме восприимчивости к новым идеям, в еще большей степени ученого характеризует способность самому создавать таковые, а для этого как раз очень важна «сложность» его личности, насыщенность ее эмоциональной сферы, богатство ассоциативности мышления. А плодотворность сочетания этих столь разнородных компонент в личности Эйнштейна, проявившаяся в его гениальных открытиях, общеизвестна.
Этический компонент в дискуссии о квантовой механике дает возможность «заглянуть» в творческие лаборатории великих ученых и увидеть, что в этих лабораториях «работают» не только Опыт, Математика, Фантазия, Здравый смысл, странные субъекты Случай и Везение, но также и Этика, Справедливость, Совесть и т. д.
Чтобы сделать великое, «нелогичное» открытие, необходимо напряжение всех сил; решающей может оказаться поддержка и творческие импульсы со стороны этики и других «ненаучных» компонентов личности. Именно такая поддержка может противостоять научной логике, еще не перестроенной в соответствии с самой «нелогичной» идеей в течение времени, необходимого для такой перестройки.
Это дает основание считать существенной роль «ненаучных» компонентов личностей великих ученых, особенно в периоды революционных изменений в концептуальном и методологическом аппарате науки.