Несмотря на то, что наш мир как объект чувственного восприятия раскрывает перед нами лишь неясную взаимосвязь между явлениями, а наши действия кажутся нам свободными,т.е. не подчиняющимися никакому объективному закону, мы все же ощущаем потребность в интерпретации событий как необходимых и полностью,подчиняющихся закону(причинности). Эта потребность, несомненно, является продуктом интеллектуального опыта,приобретенного в процессе развития культуры. С другой стороны, первобытный человек пытается отнести все происходящее за счёт проявления воли невидимых духов по аналогии с актами своей воли.
Поэтому постулат о строго причинной интерпретации природы коренится не в человеческой душе. Он является результатом продолжительного приспособления человеческого интеллекта. Уверенность в том, что явления природы с необходимостью следуют закону причинности, в конечном счёте основывается лишь на скромных успехах, достигнутых в результате попыток человеческого разума установить взаимосвязь между явлениями природы. Следовательно, эта уверенность не имеет абсолютного характера. И поныне многие склонны не соглашатся с постулатом о невозможности нарушить законы природы, какие бы они ни были. Нам нелегко считать проявления нашей воли зависящими от строго последовательной цепи событий и отказаться от убеждения, что наши поступки ничем не связаны. Для гордого человека изречение: мы и в самом деле можем поступать, как хотим, но нас заставляют хотеть то, что мы должны делать является горькой пилюлей. И все же кто стал бы отрицать, что за последние столетия люди не только проглотили эту пилюлю, но и полностью ее усвоили? Несмотря на нашу убежденность в том, что практическая жизнь без иллюзии свободы воли невозможна, учению о неизбежном проявлении причинности не грозит сколько нибудь серьезная опасность со стороны философской психологии. В частности, сведения о воздействии на психические реакции внутренней секреции, гипноза, о влиянии некоторых ядов заставили полностью умолкнуть оппозицию, пытавшуюся нападать на принцип причинности с этой стороны.
В настоящее время уверенности в постоянно действующей причинности угрожают именно те, кому она освещала путь и чьим главным и полновластным руководителем она была-представители физики. Чтобы осознать эту тенденцию, заслуживающую самого пристального внимания со стороны всех мыслящих людей, мы должны рассмотреть с высоты птичьего полета картину развития фундаментальных понятий физики до самого последнего времени.
Наука стремится понять связи между данными чувственного восприятия,т.е. создать такую логическую конструкцию из понятий, в которую такие связи будут входить в качестве логических следствий. Выбор понятий и правил построения всей конструкции свободен. Обоснованием выбора являются лишь результаты. Это значит, что выбор должен приводить к правильным соотношениям между данными чувственного опыта.
В начале своего развития физика заимствовала понятие числа,пространства,времени, материального тела у донаучного мышления и пыталась обойтись этими идеями. Прежде всего возникло учение о пространственных отношениях между телами безотносительно к изменениям во времени- эвклидова геометрия. В создании этой первой логической системы понятий, трактующих поведение каких-то природных объектов,состоит бессмертная заслуга древних греков. За эвклидовой геометрией последовало учение об изменении пространственных положений тел во времени- классическая механика, начало которой заложили Галилей и Ньютон. В основу ее была положена геометрия Эвклида. Эта теория была создана в первую очередь для того, чтобы объяснить движения небесных тел. Основные ее положения сводятся к следующему. Материальная точка движется равномерно и прямолинейно до тех пор, пока она находится на достаточном расстоянии от всех остальных материальных точек. Если же другие тела находятся достаточно близко, то материальная точка движется с ускорением, полностью определяемым ее положением относительно остальных масс. Определение величины этого ускорения связано со специальными гипотезами относительно природы сил взаимодействия. Одной из таких гипотез была гипотеза о всемирном тяготении. Ее полная математическая формулировка была дана Ньютоном.
Такая строго причинная схема была расширена и позволила объяснить не только механические явления в узком смысле этого слова. Другие явления, происходящие в телах и не относящиеся непосредственно к числу механических явлений, удалось интерпретировать как движение и равновесие более мелких кирпичников вещества . Так были объяснены изменения агрегатного состояния и температуры и химические превращения. Попытка свести все процессы к механике с необходимостью привела к атомной теории. Казалось, что все явления можно считать строго причинными и относящимися к механике, если только надлежащим образом расширить гипотезу о характере действующих сил.
Вся эта программа, освещённая ещё великими материалистами древней Греции, сводится к утверждению, что реальность состоит только из материальных точек, не испытывающих никаких изменений, кроме движения, происходящего по законам Ньютона.
Руководствуясь этой программой, удалось получить замечательные результаты. Небесная механика, техническая механика, теория теплоты, теория кристаллов и даже химия пышно расцвели на этой основе, не встретив на своем пути в принципе никаких трудностей. На первый взгляд казалось, что теория электромагнетизма и света не противоречить этой схеме с укладываются в нее. На сегодня существование неизменяемых элементарных тел ( электронов, протонов) является установленным фактом. И все же в настоящее время мы определенно знаем, что фундаментальные понятия и гипотезы Ньютона представляют собой лишь некоторое приближение к истине. Впервые необходимость в создании фундаментальных законов электричества и света. Когда в первой половине девятнадцатого века стал очевиден колебательный характер света, его по прежнему связывали с движением гипотетического тела- светоносного эфира. Но чем точнее становились наши знания свойства света, тем труднее было придписывать светоносному эфиру такие механические свойства, которые позволили бы объяснить их непротиворечивым образом. Согласно сделанному предположению, эфир был разновидностью материальной субстанции, имеющей мало общего с осязаемой и весомой материей остальной физики. В результате возведённые Ньютоном величественное здание утратило свое первоначальное структурное единство.
Вскоре после того, как исследование Фарадея и Максвелла вскрыли тесную связь между электричеством и светом: стало ясно, что одно фундаментальное понятие все же не может выстоять против фактов. Таким понятием, явилось понятие сил, действующих непосредственно на расстоянии( мгновенно распространяющихся). Его место заняло фундаментально новое понятие: понятие поля. Теперь уже одно электрически заряженное тело не могло непосредственно воздействовать на другое заряженное тело. Оно было окружено полем, изменения которого во времени и пространстве подчинялись своим особым законам.
Это поле могло даже отрываться от тел. Говоря о поле, имели в виду энергетическое состояние пространства, математически описываемое непрерывными функциями и столь же реальное физически как и элементарные частицы материи. Вскоре оказалось, что это фундаментальное понятие должно стать сверхструктурой в том смысле, что электроны и протоны должны рассматриваться лишь как существенно различные точки поля. Попытка вывести механику из законов электромагнитного поля привела к созданию электромагнитной механики.
Тем самым были заложены основы физики, принципиально отличавшейся от физики Ньютона и в то же время значительно превосходившей ее логической непротиворечивостью. В соответствии с этим теория относительности была не более, чем следующим этапом развития теории поля. Теория относительности показала, что одновременность событий не имеет абсолютного характера и что геометрия Эвклида, выполняется неточно. Законы взаимного расположения тел оказались свойством гравитационного поля, чьи закономерности были открыты. Таким образом, теория поля поколебала фундаментальные понятия времени, пространства и материи. Однако одна опора здания оказалась незыблемой: гипотеза причинности. Законы природы таковы, что из состояния мира в некоторый момент времени однозначно следуют все другие его состояния как и в прошлом так и в будущем. Всякий знает, что с помощью ультрафиолетового света, а тем более с помощью рентгеновых лучей, можно вызывать элементарные химические процессы гораздо большей энергии, чем с помощью красного или жёлтого света. Однако важна не интенсивность излучения, а лишь его цвет, или частота. Экспериментально доказано, что энергия, получаемая поглощающим телом за элементарный акт поглощения, зависит только от частоты падающего излучения. Теория поля не могла объяснить этот факт. Согласно этой теории,локальная концентрация энергии должна была бы зависеть только от интенсивности излучения, но отнюдь не от его частоты. На основе теории поля нельзя понять, почему излучение, данного цвета должно всегда излучаться или поглощаться только определенными порциями ( по энергии).
Нечто аналогичное проявляется во вращении электронов вокруг атомного ядра( примеры явлений, очень часто встречающихся в природе). Эти явления отвечают вполне определенным значениям энергии, что абсолютно непонятно, если подходить с точки зрения принятой до сих пор механической теории. Доказано, что строение материи связано с наличием таких состояний с дискретными значениями энергии.
Не могу упомянуть об одном из последних достижений, имеющее реальное значение и непреходящий характер. Свойства излучения, о которых уже говорилось, привели к сравнению излучения с газом, молекулы которого движутся в направлении лучей света и несут с собой энергию, зависящую только от цвета и излучения, т.е. от частоты. Аналогично, возникшая волновая теория материи сопоставляет волновое поле с движущимися частицами. Эта аналогия приводит к потоку частиц, свойства которых отвечают свойствам, наблюдаемым в явлении интерференции световых и рентгеновских лучей. Было показано, что пучок катодных лучей, т.е совокупность движущихся частиц, отклоняется после прохождения молекулярной решетки кристалла так же, как и рентгеновы лучи, или как световые лучи, отклоняются после прохождения дифракционной решетки.