6. К точной интерпретации квантовой теории

1 A. Land?, New Foundations of Quantum Mechanics, 1965. • 8 E. Schrodinger, Memoires sur la m&hanique ondulatoire, Gouthier-Villars, Paris, 1933, p. XIV,

встречаются ни как первичные, исходные, ни как производные понятия; следовательно, они не должны фигурировать в каких-либо теоремах. Главная причина того, что эти классические аналогии все еще играют важную роль в дискуссиях по основаниям квантовой механики и даже квантовой электродинамики, заключается, видимо, в своеобразной инерции мышления.

Хотя большинство из нас ясно понимает, что квантовые теории — это карта новой территории, мы упорствуем в попытках понять ее с помощью классических терминов, примерно так же как Колумб назвал Индией открытые им острова, потому что не осознавал всей новизны своего открытия. Мы находим удобным называть ф волновой функцией и рисуем образы волновых фронтов только для того, чтобы указать, что «волна» есть комплексная функция и она нужна нам для того, чтобы иметь сведения о наиболее вероятном нахождении частицы. Мы находим интуитивно приемлемым называть уравнение Шредннгера волновым уравнением, однако считаем необходимым добавить, что оно определяет распространение ф в мер ном пространстве. Мы находим удобным говорить о дифракции частиц на кристалле (почему не о столкновении волн?) и о фазовом сдвиге частицы, ассоциируемой с волной, который порожден некоторым внешним полем.

Но мы можем сделать еще лучше. Ретроспективно и при определенной изобретательности можно заново сформулировать классическую физику способами, напоминающими способы квантовой теории. Так, можно сформулировать классическую механику частиц в рамках формализма Гамильтона-Якоби как волновую теорию, имеющую дело с распространением фиктивной волны, построенной с помощью решения уравнения движения. Если потребуются классические аналоги вторичного квантования, то они также могут быть представлены Короче говоря, точно так же, как почти любая нерелятивистская квантовомеханическая формула может быть

1 См.: R. Bourett, Physical Letters. 1964. vol. 12, p. 323, а также: R. Schiller, in: Delaware Seminar in the Foundations of Physics (ed. M. Bunge), Spirnger-Verlag, New York, 1967, ошибочно интерпретирована в классических терминах, так и любая классическая формула может быть переформулирована (псевдо) квантовым образом. К сожалению, мало какие из этих запоздавших аналогий являют собой нечто большее, чем просто формальную игру. Они редко приводят к новому пониманию и никогда,, не дают новых конкретных предсказаний. Пытаться открыть кванты в классической физике столь же ^безнадежное занятие, как пытаться объяснить квантовук* механику и квантовую электродинамику с помощью классических терминов.

Избежать этого клубка противоречий, неясностей и метафор довольно просто: нужно рассматривать микросистемы как всецело языческие индивиды. Поэтому их следовало бы назвать языческими именами, такими, как квантон (имя семейства), и родовыми именами: гилон (от VXTJ — вещество) и педион (от nediov — поле). Даже наименования рассматриваемых теорий, вероятно, могли бы быть изменены, например, на гилонику ( = квантовой механике), педионику ( = квантовой теории поля) и кван- тику (единство первых двух). В конце концов, квантовая теория является удачливой выскочкой, и ей необходимо поэтому новое нмя, скрывающее ее происхождение.

Конечно, вопрос не только в названиях: классические концепции должны быть либо переосмыслены, либо удалены из квантовой теории, если они не функционируют в ней так же, как н в классической физике.

Только в тех случаях, когда ищут классические или полуклассические предельные соответствия и применяют общую теорию к рассмотрению частных случаев, им^ют право вновь обращаться к классической физике. Мы можем попытаться найти квантовые толкования классических формул и, наоборот, классические аналогии квантовых формул. (Некоторое выражение С может быть названо классической аналогией квантовотеоретического выражения Q, если и только если С и Q гомологичны в формально аналогичных формулах или С будет предельным соответствием Q.) Мы также пользуемся классической физикой, когда гипотетически вводим квантовые гамильтонианы или лагранжианы. Заимствование их из классической физики и переписывание в квантово- механических терминах с помощью эвристических правил является законной практикой, при помощи которой можно получить новые гамильтонианы, которые нельзя объяснить в классических терминах. (Однако заимствование не оправдывается в двух важных случаях: когда классический гамильтониан не может быть однозначно симметризирован и когда рассматриваются существенно новые взаимодействия, например обменное взаимодействие.) Во всяком случае, независимо от того, имеет или нет квантовая формула некоторую классическую анало-, гию, ее следовало бы интерпретировать не в классических терминах, а так, как это диктуется интерпретационными аксиомами теории.

Точная и объективная интерпретация приписывается любой физической теории путем сопоставления ее с любым из референциальных первичных символов некоторого физического объекта — сущностью, свойством, отношением или событием, а не с мысленной картиной или человеческими действиями. Так, вектор состояния не есть свойство, интерпретируемое как волновое поле (в стиле электромагнитного поля) или как некий носитель информации, а свойство, представляющее определенное состояние рассматриваемой системы, точно так же1 как в статистической механике каждое состояние системы, содержащей N тел, отображается в точку в соответствующем 6ЛГ-мерном фазовом пространстве. Тот факт, что эволюция состояния системы описывается (в формализме Шредингера) некоторым уравнением, напоминающим волновое уравнение, еще не доказывает правомерности субстанциальной аналогии, и это тем бодэе верно, если вспомнить о существовании многих других альтернативных метафорических интерпретаций х.

Положение дед в области оснований определяет си- гуацию и в прикладной области. Хотя мышление по ана« погни и плодотворно для начала, в конечном счете оно приводит к путанице. Показательным примером служит геория многих частиц с ее двадцатью, или около того, квази частица ми и псевдочастицами. Так, по аналогии с электромагнитным полем было высказано предположение, что звуковые волны являются квантованными, то гсть что кинетическая энергия упругого напряжения твердого тела равна целому числу звуковых квантов или jiOHONQP? Эта гипотеза была далее использована, например, в теории затухания ультразвука в твердом теле, юлучившеЙ хорошее эмпирическое подтверждение. Од- їако данная аналогия все же поверхностна, хотя и плодотворна. В го время как фотон является конституэнтой электромагнитного поля и может существовать самостоятельно и независимо от своего источника, фонон не івляется столь независимым. Он представляет собой :войство сложной системы. Свободных фононов не существует. Подобным же образом обстоит дело с другими гвазичастицами и так называемыми резонансами в тео- )ии элементарных частиц. Это состояния вещей, а не іезависимьіе вещи. Предполагая, что резонансы ведут :ебя подобно частицам или как если бы они были частными, данная аналогия помогает углубить наше понима- ше, ибо опирается на готовый концептуальный меха- іизм. Утверждая же, что они являются частицами, ана- югия теряет смысл, ибо в этом случае отсутствуют ?сновные характеристики частицы, такие, как независи- юе существование, локализация и масса. Однако в со- іременной физической литературе таких вещей великое

4НОЖЄСТВО.

' М. Bunge, American Journal of Physics, 1956, vol. 24, p. 272.