Принцип дополнительности

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

Принцип дополнительности (также принцип комплементарности) — 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 Вольфганг 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 Пономарёв 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