Комплементарність

Питання 2017 року від Edge: Який науковий термін чи поняття має бути відомий ширше?

Комплементарність (доповнюваність) — це ідея про те, що можуть бути різні способи опису системи, кожен з яких є корисним і внутрішньо несуперечливим, але взаємно вони несумісні. Вперше ідея з'явилась яко неймовірна особливість квантової теорії, але я, вслід за Нільсом Бором, вважаю, що вона містить мудрість значно ширшого застосування.

Ось як це працює в квантовій теорії: базовим описом системи є її хвильова функція, а хвильова функція не є чимось, що ми можемо спостерігати безпосередньо. Це як сировина, яку треба обробити і сформувати, щоб побудувати щось ужиткове (тобто видиме). Є багато речей, які ми могли б зробити з покладів залізної руди — меч або плуг, наприклад. І одне, й інше можуть бути корисними в різних обставинах. Але використовуючи сировину для одного, ми унеможливлюємо створення іншого. Аналогічним чином, ми можемо використати хвильову функція частинки, щоби передбачати її позицію, або ж щоби передбачати її швидкість, але не обидва параметри одночасно (принцип невизначеності Гейзенберґа).

Квантова теорія складна, але реальність у цілому ще складніша. Маючи з нею справу, люди можуть приймати — і приймають — безліч різних підходів: наукових, правових, моральних, художніх, релігійних та інших. Кожен з цих підходів може бути корисним або виправданим у різних обставинах. І для опрацювання всієї складності реальності використовуються радикально різні методи, які часто є глибоко несумісними (приклад див. нижче). Комплементарність — це мудрість визнати цей факт і вітати його.

Волт Вітмен на гребні своєї «Пісні про себе» осягнув дух комплементарності, гордо заявляючи: "Чи я суперечу собі? Це ж добре тоді — я суперечу собі. Я є великий, маю безліч світів". [Do I contradict myself? Very well then I contradict myself, I am large, I contain multitudes.]

Важливий приклад комплементарності постає з концепції юридичної відповідальності. Загалом кажучи, ми не вважаємо, що діти або божевільні є відповідальними за злочинні вчинки, бо вони не можуть контролювати свою поведінку. Але наука, здавалось би, визначає нам, що людські істоти є фізичними об'єктами, чия поведінка повністю визначається фізичними законами. І це дуже корисна перспектива, якщо ми хочемо проектувати окуляри для читання чи, наприклад, ліки. Але з цієї точки зору, ніхто свою поведінку не контролює. Річ у тому, що науковий опис людської істоти, в термінах хвильової функції кварків, глюонов, електронів і фотонів, з яких вона складається, не є помічним, щоб описати її поведінку. Уявлення про те, що ми проявляємо волю і робимо вибір, ґрунтується на грубшому, але зручнішому описі людей та їхніх природніх мотивів, які визначають наші юридичні та моральні інтуїції.

Розуміння важливості взаємодоповнюваності стимулює уяву, бо дозволяє думати інакше. Воно також передбачає анґажовану толерантність, бо ми намагаємося оцінити дивні, на нашу думку, ракурси, в яких думають інші люди. Ми можемо сприймати їх всерйоз без шкоди для власного розуміння — наукового і не тільки.

Френк Вільчек — американський фізик (Массачусетський технологічний інститут), лауреат Нобелівської премії з фізики 2004 року «за відкриття асимптотичної свободи в теорії сильних взаємодій».

Frank Wilczek
Complementarity
Edge, 2017
Переклад О.Д.