Квантовая механика напоминает… богословие

          Приводим фрагмент переписки редактора сайта с академиком РАН, физиком Евгением Борисовичем Александровым о возможности популяризации сложных разделов современной физики.

Редактор
Я стараюсь помещать на сайт научно-популярные статьи. Уже есть статьи об антропогенезе, стволовых клетках, нанотехнологиях. Давно мечтаю найти по возможности популярное повествование об основах квантовой теории. И вот увидел в журнале "Вокруг света" (рассчитанном, конечно же, на широкую аудиторию, а не на физиков-теоретиков) за 2004 г., статью Василия Тарасова "Порционный микромир" http://www.vokrugsveta.ru/publishing/vs/archives/?item_id=375. Ну, думаю, нашел то, что нужно. А стал читать и… загрустил. Взгляните, пожалуйста, и Вы. Находите ли Вы это изложение достаточно популярным, или можно все-таки изложить проще? Может, Вам известна более доступная широкому читателю статья на ту же тему, и Вы сможете прислать мне ссылку на нее?

Можно, конечно, выложить и этот текст, но с припиской "от редактора":

"Если в этой статье вы не все поняли, но интерес к теме и желание все понять разгорелись, займитесь более углубленным изучением физики каким-либо доступным вам путем: самостоятельно, по учебникам и другим книгам, либо путем учебы в вузе. Тогда задачу этой не очень доступной широкому пониманию публикации – возбудить интерес к познанию - можно будет считать достигнутой".

Е.Б. Александров
Я посмотрел статью «Порционный мир». Нет, на мой взгляд, в ней всё прилично. Есть некоторые неточности, но в данном формате это не существенно. А проще об этом рассказывать трудно – дело-то непростое!

Редактор
И все-таки я думаю, что для популярной статьи нужен другой язык. Иначе при чтении все время возникают недоуменные вопросы даже у человека, не лишенного способности к абстрактному мышлению. Читатель утверждается во мнении, что квантовая теория описывает какой-то ирреальный (вымышленный, не существующий в природе) мир. И пропагандист этой научной теории, прошу прощения, становится подобным священнику, который говорит сомневающемуся: "Не пытайся понять, не задавай вопросов, а просто верь!" Один предлагает поверить в вознесение Христа на небо, другой - в суперпозицию квантовых состояний, согласно которой "после измерения электрон всегда оказывается «целым и невредимым» в одной-единственной точке, несмотря на то, что до этого успел побывать одновременно почти везде" (цитата из статьи В. Тарасова).

Если на таком уровне это преподается детям в школе на уроках физики, то С ТАКИМ ЖЕ УСПЕХОМ им можно преподавать и богословие. Я вовсе не против квантовой теории как таковой, лично я, даже не все в ней понимая, ВЕРЮ в нее, как верю в науку вообще, но мне кажется, что ученых должно беспокоить, что, перефразируя слова поэта, сказанные о России, «умом науку не понять, в науку можно только верить", ибо это создает почву для подрыва ее авторитета в глазах тех, на средства кого она существует, на том основании, что она, дескать, порой тоже, как и религия, строится на слепой вере, а значит, не имеет тех преимуществ перед богословием, которые ей приписывают.

В связи с этим у меня такое предложение. Что если собрать коллектив из профессиональных физиков, научных журналистов и просто хороших беллетристов для написания действительно популярной книги о квантовом мире? И поработать бы в ней над каждой фразой, каждым словом, используя аналогии из понятных широкому читателю областей, так, чтобы все стало логичным, обоснованным, доступным и, в результате, даже увлекательным.

А в ситуации, подобной вышеописанной, когда нужно сообщить о чем-то совсем уж невероятном, писать бы в этой книге так:

"Дорогой читатель, пусть тебя не смушает, что то, о чем ты прочтешь далее, не укладывается в рамки нашего повседневного опыта. Это рождено полетом мысли физиков-теоретиков, мучительно ищущих объяснение наблюдаемым, но не до конца понятным им явлениям. Может быть, их гипотезы представляются тебе нелепыми выдумками, но они подтверждаются строгими научными экспериментами и практикой основанных на них реальных технологических процессов и поэтому имеют право (в отличие от религиозных мифов) на веру в их справедливость".


Е.Б. Александров
Я понимаю Ваши чувства. Но проблема (если хотите, трагедия!) состоит именно в том, что квантовая механика (квантовая электродинамика) действительно, напоминает богословие. Есть набор "золотых правил Ферми", есть правила расстановки квантовых операторов (если последовательность операторов нарушить, получится неверный результат, хотя это противоречит арифметике - но это и не арифметика!). Есть набор формул, которые всегда приводят к правильному результату (это означает, что вычисления, сделанные по этим формулам, будут отвечать результатам любого эксперимента). Но при этом нет строгой логической базы вывода этих формул! Они УГАДАНЫ! Принесены многими "моисеями" с бессонных "синаев". Более того: традиционная для нашего образования попытка внушить учащимся, что эти формулы выведены логически, по-моему, глубоко вредна.

По существу, мы не знаем, что за логика лежит за законами квантовой механики! Но при этом МЫ ЗНАЕМ ЭТИ ЗАКОНЫ! Можно пытаться найти гносеологическую базу квантовой механики. Но ясно, что это ничего не изменит в её аппарате, который РАБОТАЕТ УЖЕ 100 ЛЕТ без единого сбоя. Это тот случай, когда наука вынуждена говорить - мы не знаем, ПОЧЕМУ это так, но мы знаем, что это ТАК, и мы готовы ответить на любой КОНКРЕТНЫЙ вопрос. Мы не можем ответить на вопрос - откуда взялись эти формулы. Их написали гении типа Френеля, Максвелла, де Бройля, Шредингера… А если не говорить высоким штилем, то современная квантовая теория - это гениальная подгонка под ответ. Гениальная в том смысле, что, будучи подогнана под несколько в то время известных (из опытов) ответов, эта подгонка оказалась безупречной теорией с ответами на все последующие вопросы.

Ну, кое-что, конечно, пришлось потом подправить - этим и занимались такие титаны, как Ферми и Фейнман. И сейчас какие-то мелочи подправляем. Но основа стоит уже 100 лет и никуда не денется - она навсегда.

Редактор
Спасибо за разъяснения. В таком случае, думаю, будет полезно воспроизвести на нашем сайте следующую рекомендацию* всем, интересующимся физикой вообще и квантовой механикой, в частности:

«Фейнмановские лекции по физике» - это знаменитый курс лекций по общей физике, который выдающийся американский физик, Нобелевский лауреат Ричард Фейнман читал в Калифорнийском технологическом институте. Лекции Фейнмана не похожи ни на один известный курс. Они отличаются оригинальным методом изложения, в котором отразилась яркая научная индивидуальность автора, его точка зрения на пути обучения студентов физике, его умение заразить читателей интересом к науке. Последовательность изложения и выбор материала также отличаются от традиционных. В лекциях не тратится время на объяснение "ученым языком" того, что современный читатель уже знает или слышал. Зато в них увлекательно рассказывается о том, как человек изучает окружающую его природу, какое положение занимает физика в ряде других наук, какие проблемы наука решает сегодня и будет решать завтра.

В рассказе Фейнмана ярко отражаются те причины, которые побуждают физика вести тяжелую работу исследователя, а также те сомнения, которые у него возникают, когда он сталкивается с трудностями, кажущимися непреодолимыми. Эти лекции помогают не только понять, почему интересно заниматься наукой, но и почувствовать, какой дорогой ценой достаются победы и как порой бывают тяжелы дороги, к ним ведущие.

Курс полезен преподавателям, заставляя их по-новому взглянуть на процесс обучения физике; студентам, которые находят много нового в дополнение тому, что узнают на лекциях; школьникам, у которых он формирует интерес к физике и помогает войти в современную науку; а также всем интересующимся физикой».
_________________________________________________________________

* http://www.bolero.ru/product-28444586.html?SID=44a9c2bc7c7b5f25284eb66a36dee126

наверх