Принцип дополнительности

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Принцип дополнительности — один из важнейших методологических и эвристических принципов науки, а также один из важнейших принципов квантовой механики, сформулированный в 1927 году Нильсом Бором. Согласно этому принципу, для полного описания квантовомеханических явлений необходимо применять два взаимоисключающих («дополнительных») набора классических понятий, совокупность которых даёт исчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных. Например, дополнительными в квантовой механике являются пространственно-временная и энергетически-импульсная картины. Описания любого физического объекта как частицы и как волны дополняют друг друга, одно без другого лишено смысла, корпускулярный и волновой аспекты описания обязательно должны входить в описание физической реальности[1]. При получении информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект, неизбежно теряется информация о других физических величинах, дополнительных к первым.[2]


Принцип дополнительности лёг в основу так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики[3] и анализа процесса измерения[4] характеристик микрообъектов. Согласно этой интерпретации, заимствованные из классической физики, динамические характеристики микрочастицы (её координата, импульс, энергия и др.) вовсе не присущи частице самой по себе. Смысл и определённое значение той или иной характеристики электрона, например, его импульса, раскрываются во взаимосвязи с классическими объектами, для которых эти величины имеют определённый смысл и все одновременно могут иметь определённое значение (такой классический объект условно называется измерительным прибором). Роль принципа дополнительности оказалась столь существенной, что Паули даже предлагал назвать квантовую механику «теорией дополнительности», по аналогии с теорией относительности[5].

Такое толкование принципа дополнительности находится в соответствии с описанием ряда простейших экспериментов, например, определение координаты частицы при помощи микроскопа. Тем не менее, существуют возражения против него с более общей философской точки зрения. Роль прибора при измерениях заключается в "приготовлении" некоторого состояния системы. Принципиально невозможны состояния физической системы, при которых взаимно дополнительные величины имели одновременно точно определённые значения. Согласно этой точке зрения, принцип дополнительности не связан с процессами измерения и отражает объективные свойства физических систем[2].

Обобщение принципа дополнительности[править | править код]

Н. Бор обобщил принцип дополнительности и придал ему глубокий гносеологический смысл. Всякое истинно глубокое явление природы, например "жизнь", "атомный объект", "физическая система", не может быть определено однозначно с помощью слов нашего языка и требует для своего определения по крайней мере двух взаимоисключающих дополнительных понятий[6].

Например, физическая картина явления и его математическое описание дополнительны друг к другу. Физическая картина явления пренебрегает деталями и далека от математической точности, тогда как точное математическое описание явления, наоборот, затрудняет его ясное понимание[7].

Искусство и наука - два дополнительных способа изучения окружающего мира. Наука основана на логике и опыте, искусство - на интуиции и прозрении. Они не противоречат, а дополняют друг друга[6].

Применение обобщённого принципа дополнительности со временем привело к созданию концепции дополнительности, охватывающей не только физику, но и биологию, психологию, культурологию, гуманитарное знание в целом[8][9]. Впервые понятие «дополнительности» было использовано американским психологом Уильямом Джеймсом, который обозначал им отношение взаимоисключения. Именно психологические труды Уильяма Джеймса, наряду с интерпретацией философии Кьеркегора датским философом Х. Гёффдингом, вдохновили Бора на создание концепции дополнительности[10].

Критика[править | править код]

В то же время, абсолютизация принципа дополнительности, с его некорректным расширенным применением, является, по мнению Бора, метафизической догмой, от которой он предостерегал исследователей[11].

См. также[править | править код]

Литература[править | править код]

  • Хютт В. П. Концепция дополнительности и проблема объективности физического знания. Таллин, 1977
  • Алексеев И. С. Концепция дополнительности. М., 1978
  • Холтон Дж. Тематический анализ науки. М., 1981
  • Розов М. А. Явление дополнительности в гуманитарных науках // Теория познания. Т. 4. М., 1985. С. 208—227
  • Pais A. Niels Bohr's Times, in Physics, Philosophy, and Polity. Oxford, 1991; Held С The Meaning of Complementarity // Studies in History and Philosophy of Science. 1994. Vol. 25. P. 871—893.

Ссылки[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Кузнецов Б. Г. Относительность. - М., Знание, 1969. - Тираж 50000 экз. - с. 141
  2. 1 2 Гальцов Д. В. Дополнительности принцип // Физический энциклопедический словарь. - под ред. А. М. Прохорова - М., Большая Российская энциклопедия, 2003. - ISBN 5-85270-306-0. - Тираж 10000 экз. - с. 184
  3. Эволюция понятий квантовой механики / Макс Джеммер; Пер. с англ. В. Н. Покровского; Под ред. [и с предисл.] Л. И. Пономарева. М. : Наука, 1985. С. 348.
  4. Эволюция понятий квантовой механики / Макс Джеммер; Пер. с англ. В. Н. Покровского; Под ред. [и с предисл.] Л. И. Пономарева. М. : Наука, 1985. С. 357.
  5. Эволюция понятий квантовой механики / Макс Джеммер; Пер. с англ. В. Н. Покровского; Под ред. [и с предисл.] Л. И. Пономарева. М. : Наука, 1985. С. 343.
  6. 1 2 Пономарев Л. И. По ту сторону кванта // М., Молодая гвардия, 1971. - c. 189
  7. Чуянов В. А. Физика от "А" до "Я". - М., Педагогика-Пресс, 2003. - ISBN 5-7155-0790-1. - с. 376
  8. Нильс Бор Философия естествознания и культуры народов // Атомная физика и человеческое познание. — М: ИЛ, 1961. — С. 39.
  9. Л. Розенфельд Развитие принципа дополнительности // Нильс Бор. Жизнь и творчество. - М., Наука, 1967. - Тираж 31000 экз. - с. 61-87
  10. В. А. Бажанов. Дополнительности (принцип) // Энциклопедия эпистемологии и философии науки / Составление и общая редакция. И. Т. Касавин. — Москва: «Канон+» РООИ «Реабилитация», 2009. — С. 210. — 1248 с. — 800 экз. — ISBN 978-5-88373-089-3.
  11. В. Н. Порус. ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ ПРИНЦИП // Новая философская энциклопедия / Ин-т философии РАН; Нац. обществ.-науч. фонд; Предс. научно-ред. совета В. С. Стёпин, заместители предс.: А. А. Гусейнов, Г. Ю. Семигин, уч. секр. А. П. Огурцов. — 2-е изд., испр. и допол. — М.: Мысль, 2010. — ISBN 978-5-244-01115-9.
  12. Эксперимент Уилера подтвердил принцип дополнительности для атомов
  13. Учёные подтвердили мысленный квантовый эксперимент Уиллера на примере отдельных атомов