I

Вопрос: «Что такое эксперимент?» с некоторых пор оказался отнюдь не тривиальным для теоретической физики. Если в рамках классической физики разграничение прибора и испытуемого объекта не составляло проблемы, и экспериментатор не задумываясь разделял единое физическое событие на «орудие» (средство наблюдения) и «предмет» (наблюдаемое), то уже в развитии электродинамики и явно с возникновением релятивистских и квантово-механических проблем само это разделение стало предметом теоретического анализа ¹. Теория прибора и измерения выступила в качестве существенной части теории самого объекта.
Необходимость явно включить в теорию «точку зрения наблюдателя» впервые была теоретически осмыслена в теории относительности А. Эйнштейна. [В этом смысл уже «коперниканской революции»]. В принципе относительности это определяется как требование исключить неявное присутствие «точки зрения» из формулировки физических законов ². Гораздо более радикальное и заостренно-проблемное выражение это требование нашло в рамках квантовой механики. «...Вытекающее из самой сути измерения применение классических понятий» ³ при описании квантовомеханических событий повлекло за собой ряд неожиданных утверждений. Различные аспекты ситуации, зафиксированные в принципах наблюдаемости и неопределенности Гайзенберга и в принципе соответствия Бора были затем сведены Бором в принцип дополнительности. В известной дискуссии с Эйнштейном, Подольским и Розеном о «полноте квантовомеханического описания» и в многочисленных статьях и докладах Бор показал содержательную глубину этого принципа ⁴.
Необходимо, с одной стороны, чтобы квантовомеханические объекты были объектами возможного эксперимента, могли стать измеримыми и наблюдаемыми. В определённой экспериментальной установке, подчиняющейся законам классической физики, они, следовательно, могут быть воспроизведены только как «псевдоклассические» объекты (квантовомеханический объект, воспроизведенный с определенной классической «точки зрения»). «Дополнительность» есть в этом смысле способ рассматривать квантовомеханический объект, включив в его теорию возможные классические «точки зрения» на него. Он «зрим» взаимоисключающими и дополнительными оптиками, это и есть то, что называют отсутствием «наглядности» микрообъекта.
С другой стороны, любой процесс измерения квантовомеханического объекта сам по себе есть квантовомеханическое событие. Измеряемое деформируется, становится другим в самом акте измерения. Поскольку взаимодействие между прибором и объектом конечно и того же порядка, что и взаимодействие между самими квантовыми объектами, измерительное устройство оказывается как бы частью измеряемого. Теория потенциального измерения (возможного эксперимента) должна быть включена в теорию квантового объекта как такового.
В ином отношении с кругом этих проблем находится другой, быть может, даже более занимательный процесс, наблюдаемый в современной теоретической физике. Представление об эксперименте как о простом средстве получения и проверки наших знаний кажется недостаточным, когда обращают внимание на ту исключительно автономную роль, которую играет в современной теоретической физике конструктивно-математическое мышление. Содержание фундаментальной теории в существенных чертах определяется принципами ее математической структуры ⁵. Анализ трудностей, с которыми столкнулись физики в попытке построить единую теорию поля, приводит, в частности, к выводу, что для такой теории «требуется, чтобы необходимость величины предшествовала бы измерению самой величины, ее эмпирическому обоснованию» ⁶.
Эти процессы чрезвычайно характерны для так называемого неклассического типа теоретизирования в современной математической физике. Можно привести немало свидетельств недоумения, высказываемого современными математиками и физиками в связи с проблемой эксперимента. Тривиальный на первый взгляд факт происхождения наших знаний из опыта оказывается «чудом», а эффективность математического мышления в физике — непонятным предопределением ⁷. Место и роль эксперимента в отношениях теоретического мышления с реальностью оказываются далеко не столь ясными, как это представляется на первый взгляд.
«Физик,— говорил Эйнштейн,— не может продвигаться вперед, если в критические моменты, возникающие при решении наиболее трудных проблем, он не займется изучением самого мышления» ⁸. Ясно, что в столь радикально критической ситуации, в которой находится современная физика, исследованию и критическому пересмотру подвергаются не только логические или гносеологические основания теоретического мышления, но и такое важнейшее основание научной деятельности вообще, каким является эксперимент ⁹.

____________
¹ «…В то время как в классической физике выбор того или иного места для границы между объектом и измерительным прибором не связан с какими-либо изменениями в характере описания изучаемых физических явлений, в квантовой теории он влечет за собой изменения в этом описании». Н. Бор. Избранные труды, т. I. М., 1971, с. 189.
² Исключить «неявное присутствие точки зрения» − значит явным образом включить в теорию «объекта» возможные «точки зрения» на него, так сказать, проинтегрировать по всем возможным «точкам зрения». Это и значит строить теорию инвариантов относительно определенной группы преобразований. Странно, что этот радикальный шаг к тотальному теоретическому объективизму часто принимают за отказ физики от идеала объективного описания. Именно самостоятельный статус «субъекта» теоретического мышления по отношению к теоретической системе и ставится здесь под вопрос.
³ Н. Бор. Избранные труды, т. II, с. 68.
⁴ См., например, кн.: Н. Бор. Атомная физика и человеческое познание. М. 1961.
⁵ «Теория тяготения, − пишет Эйнштейн в «Автобиографических заметках», − научила меня и другому: собрание эмпирических фактов, как бы обширно оно ни было, не может привести к установлению таких сложных уравнений. На опыте можно проверить теорию, но нет пути от опыта к построению теории. Кравнения такой степени сложности, как уравнения поля тяготения, могут быть найдены только путем нахождения логически простого математического условия, определяющего вполне или почти вполне вид этих уравнений». А. Эйнштейн, Собрание научных трудов, т. IV. М., 1967, с. 291.
⁶ Н. П. Коноплева, Г. А. Соколик. Проблема тождества и принцип относительности. − В кн.: Эйнштейновский сборник. 1967. М., 1967, с. 364.
⁷ См. Е. Вигнер. Непостижимая эффективность математики в естественных науках. − В кн.: Е. Вигнер. Этюды о симметрии. М., 1971, с. 182-198. Н. Бурбаки. Очерки по истории математики. М., 1963, с. 258.
⁸ Цит. По: М. Бернштейн. А. Эйнштейн о научном творчестве. − В кн.: Эйнштейновский сборник. 1968. М.., 1968, с. 203.
⁹ Логико-гносеологическую запутанность вопроса можно проиллюстрировать, например, следующим тезисом А. Эйнштейна, которым резюмируется ход его размышлений в статье «Физика и реальность» (1936 г.): «Физика представляет собой развивающуюся логическую систему, основы которой (основание I. − А. А.) можно получить не выделением их какими-либо индуктивными методами из опыта, а лишь свободным вымыслом. Обоснование (истинность) системы (основание II. − А. А.) основано (основание IIа. − А. А.) на доказательстве применимости вытекающих из нее теорем в области чувственного опыта (основание III. − А. А.), причем соотношения между последними и первыми можно понять лишь интуитивно (основание IV. − А. А.)». А. Эйнштейн. Собрание научных трудов, т. IV, с. 226. Пусть читатель вдумается в ход этой итоговой мысли, в которой: буквально каждый шаг приводит к новой проблеме.