§ 5. Понятие потенциальной возможности в квантовой физике

Приняв за источник наших суждений о свойствах объекта акт взаимодействия объекта с прибором и учитывая при описании явлений относительность к средствам наблюдения, мы вводим в описание атомного объекта, его состояния и поведения существенно новый элемент — понятие вероятности, а тем самым и понятие потенциальной возможности. Необходимость рассматривать понятие вероятности именно как существенный элемент описания, а не как признак неполноты наших знаний вытекает уже из того факта, что при данных внешних условиях результат

взаимодействия объекта с прибором не является, вообще говоря, предопределенным однозначно, а обладает лишь некоторой вероятностью. При фиксированном начальном состоянии объекта и заданных внешних условиях серия таких взаимодействий приводит к статистике, соответствующей определенному распределению вероятностей. Это распределение вероятностей отражает объективно существующие при данных условиях потенциальные возможности.

Рассмотрим такой опыт над данной физической системой, который позволил бы делать прогнозы о результатах будущих взаимодействий с различного рода приборами. Такого рода начальный опыт должен включать в себя определенное приготовление системы (например, приготовление пучка электронов определенной энергии) и создание определенных внешних условий, в которых система будет находиться после приготовления (например, пропускание пучка электронов сквозь кристалл). Иногда целесообразно рассматривать приготовление и создание внешних условий как две различные стадии опыта, но можно рассматривать их и как единый начальный опыт, цель которого — получение прогнозов. Начальный опыт всегда обращен к будущему.

Способ приготовления и внешние условия в начальном опыте описываются классически, но его результат, который должен давать полную характеристику существующих при данных условиях потенциальных возможностей, требует для своей формулировки уже новых, квантовомеханических средств. Чтобы представить себе, какие задачи должны выполняться этими средствами, рассмотрим, как реализуются существующие при данных условиях потенциальные возможности.

Прежде всего нужно иметь в виду, что заключительный опыт, в котором они реализуются, может быть поставлен по-разному: устройства регистрирующего прибора в этом опыте могут быть различными (и притом они, как правило, будут исключать друг друга). Как и в начальном опыте, устройство и действие прибора описываются классически. Варианты заключительного опыта и соответствующие устройства приборов могут быть охарактеризованы типом величин (координаты, количество движения и т. п.), для измерения которых они приспособлены.

Таким образом, при данном начальном опыте существует прежде всего возможность выбрать для заключительного опыта тот или иной тип прибора. В любом случае заключительный опыт обращен кпрошлому (а не к будущему, как начальный опыт) и его можно называть поверочным опытом, поскольку он позволяет поверять прогнозы, даваемые начальным опытом.

Положим, что тип поверочного опыта выбран. Как формулируется его результат? Здесь нужно все время помнить, что

речь идет у нас о потенциальных возможностях, создаваемых в начальном опыте и реализуемых в поверочном опыте. При данном выборе типа поверочного опыта эти потенциальные возможности формулируются как распределение вероятностей для данной величины (точнее, для могущих быть полученными в поверочном опыте значений данной величины). Таким образом, опытной проверке подлежит распределение вероятностей. Ясно, что такая проверка может быть достигнута не единичным измерением, а лишь путем многократного повторения всего опыта (при одном и том же способе приготовления объекта и одних и тех же внешних условиях). Получаемая в результате многократного повторения статистика и позволяет судить о подлежащем исследованию распределении вероятностей.

Полный опыт (т. е. опыт, доведенный до конца и позволяющий сравнение с теорией) состоит из совокупности начального и поверочного опытов, притом не однократных, а повторенных много раз. Здесь уместно еще раз напомнить, что при данном начальном опыте (при данных начальных условиях) заключительный опыт может быть поставлен различным образом (в нем могут измеряться различные величины) и для каждого типа заключительного опыта существует свое распределение вероятностей.

Таким образом, перед теорией стоит задача так характеризовать начальное состояние системы, чтобы из него можно было получать распределения вероятностей для любого типа заключительного опыта. Тем самым будет получена полная характеристика вытекающих из начального опыта потенциальных возможностей.

Поскольку заключительный опыт может относиться не к тому же моменту времени, как начальный, а к более позднему, теория должна давать также зависимость вероятностей и потенциальных возможностей от времени. Установление такой зависимости будет играть ту же роль, как и установление законов движения в классической физике.