Макс БОРН

(1882 – 1970)

Немецкий физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии (1954 г.), один из основателей квантовой механики. Основные научные работы посвящены динамике энергии кристаллической решетки, термодинамике кристаллов, кинетической теории конденсированных газов и жидкостей, теории относительности, атомной физике. Совместно с В.Гейзенбергом и П.Иорданом разработал матричную квантовую механику. Дал статистическое толкование волновой функции. Предложил способ расчета электронных оболочек атома, разработал метод решения квантовомеханических задач о столкновении частиц, основанный на теории возмущений. Автор многочисленных книг по философским проблемам науки.

50. «…интересно проследить различия в физическом и математическом мышлении. Физик исходит из того, чтобы исследовать, как обстоят дела в природе; эксперимент и теория являются лишь вспомогательными средствами для достижения цели. В сознании бесконечной сложности сущего, с которой он встречается в каждом эксперименте, физик сопротивляется тому, чтобы считать какую-либо теорию окончательной. Поэтому он ненавидит слово «аксиома», которому в обычном словоупотреблении приписывается окончательная истина; здоровое чувство подсказывает ему, что догматизм является злейшим врагом естествознания. Математик же имеет дело не с реальными фактами, а с логическими взаимосвязями, и на языке Гильберта аксиоматическая трактовка некоторого предмета вовсе не означает выдвижение определенных аксиом в качестве вечных истин; это просто методическое требование: в начале своих рассуждений назови предпосылки, придерживайся их и исследуй, не являются ли эти предпосылки частично лишними или даже взаимно противоречивыми. Эта логическая последовательность несомненно является идеалом любой области познания, но чем дальше мы отходим от чистой математики, тем менее чувствуется (или чувствителен) этот идеал, и даже в точной физике довольно часто в середине изложения находим предложения типа: «если теперь допустить, что…». [ 13, 30 – 31].

51. «Наши органы чувств являются теми каналами, через которые природа дает нам знать о себе. Их свойствами определяются границы того, что доступно нашим чувствам или интуитивному восприятию. Чем дальше мы идем вглубь истории естественных наук, тем бόльшую мы находим зависимость естественной картины мира от свойств органов и чувств. Более ранняя физика делилась на механику, акустику, оптику и теорию теплоты. Мы видим в этом делении связь с органами чувств, с восприятием движения, ощущениями звука, света и теплоты. Решающую роль при образовании понятий здесь все еще играют качества субъекта. Развитие точных наук вывело естествознание из этого состояния, указав ему цель, которая, хотя и далека от достижения ее, однако отчетливо вырисовывается перед нами. Эта цель заключается в создании такой картины мира, которая не была бы ограничена рамками возможного восприятия или интуиции, а являлась бы абстрактной конструкцией понятий, которая имела бы цель представить совокупность всех экспериментов в единообразной и непротиворечивой форме».

[ 14, 10-11].

52. «Если рассматривать развитие точных наук извне, то бросаются в глаза два следующих противоречивых обстоятельства. С одной стороны, все естествознание в целом представляет собой картину непрерывного и здорового роста, явного прогресса и созидания, которые обнаруживаются как в собственном совершенствовании наук, так и в их практическом применении в сфере технического господства человека над природой. Но, с другой стороны, наблюдаются происходящие время от времени перевороты в области основных физических понятий, настоящие революции в мире идей, в результате которых все наши прежние знания, казалось бы, отбрасываются и открывается новая эпоха исследований. Резкие смены теорий находятся в явном противоречии с непрерывным накоплением надежно установленных фактов…

В малом масштабе этот процесс возникновения, признания и крушения теорий происходит повседневно: что сегодня представляется как ценное знание, завтра будет настолько устаревшим, что едва может заслуживать хотя бы беглого исторического упоминания».

[ 14, 31-32].

53. «Мир человеческих переживаний бесконечно богат и многообразен, но хаотичен и связан с переживающим субъектом. Человек старается упорядочить свои впечатления и прийти к согласованию их с впечатлениями других. Язык и искусство с его многообразными способами выражения являются именно такими средствами связи одного разума с другим. Они в своем роде совершенны, поскольку это касается объектов чувственных переживаний, но малопригодны для передачи точных понятий о внешнем мире. Последнее составляет задачу науки. Из всего множества видов опыта она отбирает небольшое число наиболее простых форм и посредством мышления конструирует из них объективный мир вещей. В физике весь «опыт» ограничивается деятельностью по созданию аппаратуры и расшифровке показаний приборов. Но и полученных таким путем данных вполне достаточно, чтобы воссоздать мир посредством мысли. Вначале формируются образы, на которых сильно сказывается влияние требований наглядности; постепенно представления становятся все более абстрактными; прежние понятия отбрасываются и заменяются новыми. Но как бы ни отдалился сконструированный мир вещей от наглядности, он все же прочно связан у своих истоков с восприятиями органов чувств, и нет ни одного положения даже в самой абстрактной теории, которое в конечном счете не выражало бы отношения между данными наблюдений. Вот почему каждое новое наблюдение потрясает всю структуру науки, так что кажется, будто теории возвышаются и угасают. Но именно это чарует и привлекает ученого. Произведение его ума было бы чем-то невообразимо скучным, если бы оно постоянно не умирало и не возвращалось к жизни вновь». [ 14, 57].

54. «Классическая физика принимала как само собой разумеющееся, что имеется такой объективный мир, который не только существует независимо от наблюдателя, но и может быть изучен этим наблюдателем без нарушения его в процессе наблюдения. Конечно, каждое измерение представляет собой нарушение наблюдаемого явления; однако допускалось, что путем искусного эксперимента это нарушение может быть сведено к ничтожно малой величине. Но современная физика показала, что как раз это неправильно. А с этим связана философская проблема, трудность которой состоит в том, что нужно говорить о состоянии объективного мира, при условии, что это состояние зависит от того, что делает наблюдатель». [ 14, 81].

55. «… порождение новых и непривычных идей в физике является результатом не произвольной или даже безответственной спекуляции, а строгого критического анализа огромного трудно обозримого комплекса фактов коллективного опыта. Физики – не революционеры, скорее они консервативны, и только вынуждающие обстоятельства побуждают их жертвовать хорошо ранее обоснованными представлениями». [ 14, 84].

56. «Мы не знаем никакого другого способа описания движения, как только посредством понятий частиц либо волн. Мы вынуждены применять их и в тех случаях, когда эксперимент показывает, что они не вполне адекватны или что в действительности мы имеем дело с более общими явлениями. С помощью математики мы отыскиваем инварианты, необходимые для описания новых наблюдений, и шаг за шагом научаемся интуитивно их применять. Это крайне медленный процесс, который преуспевает только по мере того, как новые явления становятся известными во все более широких кругах. Когда наконец новые понятия погружаются в подсознание, они находят свое адекватное обозначение и переходят в общую сокровищницу знаний человечества». [ 14, 98].

57. «Перед физикой стоит проблема: как реальные явления, наблюденные с помощью наших органов чувств, обогащенных инструментами, могут быть сведены к простым понятиям, подходящим для точного измерения и полезным для формулировки количественных законов. От первого наблюдения элементарных электрических явлений вроде притяжения малых частиц или наблюдения небольших искр к понятию электрического поля и потенциала лежал долгий путь, и еще более долог путь к уяснению их взаимоотношений с соответствующими магнитными силами и к системе связывающих их максвелловских уравнений». [ 14, 141].

58. «Но я убежден, что в науке нет философской столбовой дороги с гносеологическими указателями. Нет, мы находимся в джунглях и отыскиваем свой путь посредством проб и ошибок, строя свою дорогу позади себя, по мере того, как мы продвинулись вперед. Мы не находим на перекрестках указательных столбов, но наши собственные разведчики воздвигают их, чтобы помочь остальным». [ 14, 170; 16, 374].

59. «Следовательно, существуют взаимоисключающие, но дополнительные эксперименты, которые лишь в совокупности друг с другом раскрывают все то, что можно узнать об объекте. Это понятие дополнительности в физике рассматривается вообще как ключ к наглядному пониманию квантовых процессов. Бор мастерски перенес его на совершенно другие области, например на соотношение между сознанием и мозгом, на проблему свободы воли и другие основные проблемы философии». [ 14, 313].

60. «Каждый закон природы устанавливает в известном смысле предел; то, что ему противоречит, недостижимо. Такое положение вещей оказалось в известной степени обратимым: если опыт наталкивается на препятствие, которое он не может преодолеть, несмотря на большое усилие, то, как говорят, это препятствие является отправным пунктом для нового позитивного знания, для познания нового закона природы».

[ 14, 412].

61. «В физической и философской литературе часто злоупотребляли понятием «дополнительность», в чем до некоторой степени повинны не совсем точные формулировки Бора. Иногда отмечалось, что дополнительным является прежде всего описание процессов с помощью волн или частиц. Я считаю это абсолютно ошибочным, так как понятия волна – частица не находятся в отношении взаимного исключения и дополнения, а необходимы оба для полного описания квантовомеханической ситуации. В простейшем случае отдельных независимых частиц интенсивность волны (квадрат амплитуды) представляет собой вероятность появления частиц. В более сложных случаях, когда частицы не рассматриваются больше как независимые и когда могут иметь место процессы превращения частиц друг в друга, возможность «дуального» описания состояния посредством волн или частиц остается, но этот вид волн уже не может быть выражен наглядно и не представляет вероятности состояния». [ 14, 430].

62. «Как я уже неоднократно подчеркивал, эксперимент вообще ничего не значит, пока он не интерпретирован теорией».

63. «Индивидуальный чувственный опыт не имеет объективного и подтверждаемого значения, смысла, который можно сообщить другим. Сущность же науки состоит в установлении объективных соотношений между результатами двух или более отдельных чувственных опытов, а особенно соотношений равенства. Такие соотношения можно сообщить, и их могут проверить различные экспериментаторы. Если же намеренно ограничиваться употреблением только таких (научных) утверждений, то получается объективная, хотя и бесцветно-холодная, картина мира. Именно в этом заключается характеристика научного метода». [ 15, 42].

64. «Истинная наука философична; физика, в частности, не только первый шаг к технике, но и путь к глубочайшим пластам человеческой мысли. Подобно тому как триста лет назад физические и астрономические открытия развенчали средневековую схоластику и открыли путь к новой философии, сегодня мы являемся свидетелями процесса, который, начавшись, казалось бы, с незначительных физических явлений, ведет к новой эре в философии». [ 15, 63].

65. «Интеллект отличает возможное от невозможного; здравый смысл отличает целесообразное от бессмысленного. Даже возможное может быть бессмысленным». [ 15, 105].

66. «Мы должны также заботиться о том, чтобы научное абстрактное мышление не распространялось на другие области, в которых оно неприложимо. Человеческие и этические ценности не могут целиком основываться на научном мышлении… Сколь ни привлекательно для ученого было бы абстрактное мышление, какое бы оно ему ни приносило удовлетворение, какие бы ценные результаты оно ни давало для материальных аспектов нашей цивилизации, чрезвычайно опасно применять эти методы там, где они теряют силу, ─ в религии, этике, искусстве, литературе и других гуманитарных сферах человеческой деятельности». [ 15, 128-129].

67. «Наблюдение и эксперимент – это ремесло, которому систематически обучаются. Гении иногда возносят это ремесло на уровень искусства. Существуют определенные правила наблюдения: изоляция рассматриваемой системы, ограничение числа переменных параметров, варьирование условий для выяснения зависимости исследуемого эффекта от каждого фактора в отдельности; во многих случаях существенны особо точные измерения и статистика их результатов. Технология обработки этих данных сама по себе является ремеслом, в котором понятия случайности и вероятности играют решающую роль». [ 15, 146].

68. «Мышление на языке квантовой теории требует немалых усилий и большой практики. Ключевым моментом при этом оказывается то, что квантовая механика описывает не сам объективный внешний мир, а лишь вполне определенный эксперимент, поставленный для наблюдения некоторой части внешнего мира. Без этой идеи невозможна даже формулировка какой-либо динамической задачи в квантовой теории. Но если эту идею принять, то фундаментальный индетерминизм физических предсказаний становится естественным, поскольку никакое экспериментальное устройство не может быть абсолютно точным». [ 15, 156-157].

69. «Изучая строение материи, физика всегда пользовалась методом, основанном на следующем принципе: законы, справедливые для «макроскопических» тел, т.е. для тел, имеющих привычные глазу размеры, сначала для пробы переносятся на элементарные частицы в неизменном виде; если при этом обнаруживается какое-то противоречие, то предпринимается видоизменение этих законов. Таким образом, научный прогресс существенно зависит от теснейшего сотрудничества теории и эксперимента». [ 17, 70].

70. «… пытаясь объяснить то или иное явление с помощью наглядной картины, апеллирующей не к разуму (т.е. математическому и логическому анализу), а к воображению, мы обречены пользоваться словами обычного языка. Но наш язык – это слепок с обыденного опыта человека; он никогда не сможет выйти за пределы этого опыта. Классическая физика как раз и ограничивается рассмотрением явлений, которые имеют в языке адекватный словесный эквивалент. Так, в результате анализа движений, доступных прямому наблюдению, она научилась сводить все процессы такого рода к двум элементарным явлениям – движению частиц и распространению волн. Не существует иного способа наглядно описать движение. Даже в области атомных масштабов, где классическая физика терпит крах, мы все же принуждены пользоваться классическими образами.

Итак, все процессы можно интерпретировать либо в терминах корпускул, либо в терминах волн. Но, с другой стороны, не в наших силах доказать, что в каком-то конкретном случае мы имеем дело именно с волной, а не с частицей, или, наоборот, именно с частицей, а не с волной. Ведь мы никогда не можем определить одновременно именно те свойства объекта, которые лишь в своей совокупности и позволяют собственно сделать выбор между двумя представлениями. Поэтому можно утверждать, что к волновому и корпускулярному описанию следует относиться как к равноправным и дополняющим друг друга точкам зрения на один и тот же объективный процесс – процесс, который лишь в каких-то предельных случаях допускает адекватную наглядную интерпретацию. Рубеж, разделяющий две концепции – волн и частиц – определяется именно ограниченными возможностями измерения. По своему существу корпускулярное описание означает, что измерения имеют целью точно установить энергетические и импульсные соотношения для исследуемого объекта (как, например, в комптон-эффекте). Эксперименты же, в которых нас интересует место и время каких-то событий (например, опыты по прохождению электронных пучков сквозь тонкие пленки с последующей регистрацией отклоненных электронов), всегда можно осмыслить, опираясь на волновые представления». [ 17, 119-120].

71. «Основополагающая идея принципа соответствия (Бор, 1923 г.) в широком ее понимании состоит в следующем. Законы классической физики прекрасно выдержали суровую экспериментальную проверку во всех процессах движения от макроскопического вплоть до микроскопического – движения атома как целого (кинетическая теория материи). Поэтому нужно принять как непререкаемый и без всяких ограничений необходимый постулат, что новая, пусть еще неизвестная, механика должна в применении ко всем таким проблемам давать тот же результат, что и классическая физика. Другими словами, необходимо потребовать, чтобы в предельном случае больших масс или макроскопических траекторий новая механика переходила в классическую». [ 17, 127].