Точка зрения Эйнштейна несколько от этого отличалась. Для него вероятностные теории типа статистической механики были чрезвычайно интересны, важны и красивы. (Он и сам в свои ранние годы сделал в них ряд важных вкладов.) Но они не были ни фундаментальными физическими, ни объективными теориями — скорее они были субъективистскими теориями, то есть теориями, которые мы вынуждены вводить в силу фрагментарного характера нашего знания. Из этого следует, что квантовая механика, несмотря на все свое великолепие, не представляет собой фундаментальную теорию, а является неполной (потому что ее статистический характер показывает, что она работает с неполным знанием), и что объективная или полная теория, которой нам следует добиваться, должна быть не вероятностной, а детерминистской теорией.
Из дальнейшего будет видно, что две эти позиции имеют один общий элемент: обе они предполагают, что вероятностная или статистическая теория каким-то образом использует наше субъективное знание или его недостаток.
Это станет хорошо понятным, если принять во внимание тот факт, что единственной объективистской интерпретацией вероятности в то время (в конце 20-х годов) была частотная интерпретация. (Различные ее версии были развиты Венном, фон Мизесом, Рейхенбахом и позднее мной.) Далее, частотные теоретики придерживаются мнения, что существуют объективные вопросы, касающиеся массовых явлений, и соответствующие им объективные ответы. Однако мы должны отметить, что когда мы говорим о вероятности единичного события как элемента массового явления, объективность становится проблематичной; так что по отношению к единичным событиям, таким как эмиссия одного фотона, можно сказать, что вероятности оценивают меру нашего невежества. Потому что объективная вероятность говорит нам только то, что получится, если повторить событие одного типа много раз: о самом единичном событии объективная статистическая вероятность не говорит ничего.
Согласно мнению Эйнштейна и его оппонентов, именно здесь в квантовую механику проникает субъективизм. И именно здесь я пытался бороться с субъективизмом, введя интерпретацию вероятностей как предрасположенностей. Этот ввод не был построением ad hoc. Скорее это был результат тщательного пересмотра аргументов, лежавших в основе частотной интерпретации вероятностей.
Главная идея здесь состояла в том, что предрасположенности можно рассматривать как физические реальности. Они являются мерами диспозиций. Измеряемые физические диспозиции («потенциалы») были введены в физику теорией полей. Таким образом, прецедент, рассматривающий диспозиции как физическую реальность, уже состоялся; поэтому предложение рассматривать предрасположенности как физически реальные не должно казаться очень странным. Кроме того, оно, конечно, оставляло место индетерминизму.
Для того, чтобы показать, какого рода проблему интерпретации я пытался решить путем ввода идеи предрасположенностей, я сошлюсь на письмо Эйнштейна Шредингеру[263]. В этом письме Эйнштейн обращается к хорошо известному мысленному эксперименту, который Шредингер опубликовал в 1935 году[264]. Шредингер указал на возможность организации какого-то количества радиоактивного материала таким образом, чтобы он мог привести к возможности взрыва атомной бомбы. Эта организация может быть осуществлена таким образом, что бомба либо взрывается через какой-то промежуток времени, либо взрыватель разряжается. Пусть вероятность взрыва равняется ½. Шредингер утверждал, что если рядом с этой бомбой посадить кота, то вероятность его гибели также будет равняться ½. Вся эта организация может быть описана в терминах квантовой механики, и в этом описании будет фигурировать суперпозиция двух состояний кота — живого и мертвого. Таким образом, квантово-механическое описание — ψ-функция — не описывает ничего реального: настоящий кот будет либо жив, либо мертв.
В своем ответе Шредингеру Эйнштейн отмечает, что это означает, что квантовая механика субъективна и неполна: «Если пытаться интерпретировать ψ-функцию как полное описание [описываемого ею реального физического процесса]… то это будет означать, что в рассматриваемый момент времени кот не будет ни живым, ни разорванным на клочки. Однако в наблюдении мы получим одно из этих двух условий.
Если отвергнуть эту точку зрения [полноты ψ-функции], то следует предположить, что ψ-функция описывает не реальное состояние дел, а полноту нашего знания о состоянии дел. Это интерпретация Борна, которая, по-видимому, сегодня принята большинством теоретических физиков.»[265]
Однако при принятии моей интерпретации предрасположенностей эта дилемма исчезает, а квантовая механика, то есть, ее ψ-функция, описывает реальное состояние дел — реальную диспозицию — хотя и не как детерминистское состояние дел. И хотя тот факт, что состояние дел не является детерминистским, можно использовать для того, чтобы указать на неполноту, эта неполнота не является виной теории — описания, — а отражает неопределенность реальности, самого состояния дел.
Шредингер всегда чувствовал, что должна описывать что-то физически реальное, такое, как реальная плотность. И он всегда допускал возможность[266], что сама реальность может быть неопределенной. В соответствии с интерпретацией предрасположенностей обе эти интуитивные идеи оказываются вполне верными.
Я не буду здесь больше обсуждать теорию вероятностей как предрасположенностей и роль, которую она может сыграть в прояснении квантовой механики, потому что я достаточно подробно освещал эти вопросы в других местах[267]. Я помню, что поначалу эта теория была не очень хорошо принята, что меня и не удивило, и не огорчило. С тех пор много воды утекло, и некоторые из тех же критиков (и защитников Бора), которые поначалу презрительно отвергали мою теорию как несовместимую с квантовой механикой, теперь говорят, что все это общеизвестные вещи, которые ничем не отличаются от взглядов Бора.
Я посчитал себя более чем вознагражденным за почти сорок лет, проведенных в поисках единомышленников, когда я получил письмо о моей статье 1967 года «Квантовая механика без «наблюдателя»» от Б. Л. ван дер Вердена, математика и историка квантовой механики, в котором он высказал полное согласие со всеми тринадцатью тезисами моей статьи, а также с моей интерпретацией вероятностей как предрасположенностей[268].
35. Больцман и стрела времени
Вторжение субъективизма в физику — в особенности в теорию времени и энтропии — началось задолго до появления квантовой механики. Оно было тесно связано с трагедией Людвига Больцмана, одного из великих физиков девятнадцатого века и одновременно горячего и почти воинствующего реалиста и объективиста.
Больцман и Мах были коллегами по Венскому университету. Больцман был профессором физики, когда 1895 году в университет был приглашен занять место главы факультета философии науки, созданное специально для него, Эрнст Мах. Это была, скорее всего, первая в мире должность такого рода. Позже эту должность занимал Мориц Шлик, а затем Виктор Крафт[269]. В 1901 году, когда Мах вышел в отставку, его место занял Больцман, сохранив за собой кафедру физики. Мах, который был старше Больцмана на шесть лет, оставался в Вене приблизительно до смерти Больцмана в 1906 году; и на протяжении этого периода и многих последующих лет влияние Маха постоянно росло. Оба они были физиками, при этом Больцман был гораздо более выдающимся и творчески мыслящим из них двоих[270]; и оба они были философами. (Больцмана пригласили занять место главы кафедры физики вслед за Стефаном — место, на которые имел свои виды и Мах. Идея пригласить Маха вместо этого на должность главы кафедры философии первоначально пришла в голову Генриху Гомперцу, которому тогда был всего двадцать один год, и он подключил к этому своего отца.)[271] Что касается философских заслуг Больцмана и Маха, то мое мнение об этом откровенно предвзято. Как философ Больцман малоизвестен; до самого последнего времени я тоже почти ничего не знал о его философии, и до сих пор мне известно об этом гораздо меньше, чем хотелось бы. Однако с тем, что я знаю, я согласен, и гораздо более, наверное, чем с любой другой философией. Поэтому Больцман для меня гораздо предпочтительнее Маха — не только как физик, но и как философ, а также, должен отметить, как личность. Однако личность Маха мне тоже кажется чрезвычайно привлекательной; и хотя я совершенно не согласен с его «Анализом ощущений», я являюсь сторонником его биологического подхода к проблеме (субъективного) знания.
И Мах, и Больцман имели множество последователей среди физиков, и все они были вовлечены в беспощадную войну. Это была война по поводу исследовательской программы в физике и по поводу «корпускулярной» гипотезы, то есть, по поводу атомистической и молекулярной или кинетической теории газов и теплоты. Больцман был атомистом, и он защищал как атомизм, так и кинетическую теорию газов и теплоты Максвелла. Мах противостоял этой «метафизической» гипотезе. Он высказывался в пользу «феноменологической термодинамики», из которой он надеялся исключить все «объяснительные гипотезы», и он надеялся распространить «феноменологический» или «чисто дескриптивный» метод на всю физику.
По всем этим вопросам мои симпатии были полностью на стороне Больцмана. Но я должен отметить, что, несмотря на все свое превосходство в области физики и его (по моему мнению) замечательную философию, Больцман проиграл эту битву. Он проиграл по вопросу фундаментальной важности — его смелого вероятностного вывода второго закона термодинамики, закона возрастания энтропии, из кинетической теории (H-теорема Больцмана). Мне кажется, что он проиграл потому, что был очень смел.