Bohrův princip komplementarity

Niels Bohr o komplementaritě nehovoří jako o principu (to dělají jeho kolegové a pozdější autoři článků a knih o kvantové teorii), nýbrž o systému, ideji či struktuře komplementarity, která v mnohém přesahuje potřeby interpretace problémů a paradoxů vzniklých ve vyvíjející se kvantové teorii.

Bohr uvažuje o obecně filosofickém (tj. též jazykovém, nikoli matematickém) hledisku, které nebylo vypracovávané jen na podkladě principu neurčitosti (jak se uvádí v četné literatuře), nýbrž již dlouho před rokem 1927. V roce 1925 byl navíc Bohr – po důležitých experimentech – nucen přijmout dualismus světla, proto je rámec komplementarity mimo jiné také zaměřen na konkrétní problém duality vlnového a korpuskulárního obrazu přírody, na vlno-částici či vlntici, což je z dnešního hlediska již jen malebně-názorné pojmosloví, které lze v kvantové mechanice vynechat. Nicméně za tímto v té době heuristickým komplementárním pojetím duality se skrývají mnohem hlubší komplementární problémy, které nás dodnes provázejí, tj. např. vzájemně současně výlučné a nekompatibilní deskripce každodenního a vědeckého myšlení, kvalitativního a kvantitativního, organismu jako mechanismu a organismu jako živoucího fenoménu (Bohr – namísto pojmu zkoumaný či pozorovaný objekt – používá pojem fenomén ve smyslu toho, co se pozorovateli ukazuje v rámci celkového experimentálního uspořádání; jakákoli změna teorie nebo uspořádání vede k novému fenoménu, který nemůže být s předchozím kauzálně propojen).

Průlomová je však především komplementarita kinematicko-dynamická (D. Murdoch). Tato komplementarita zevšeobecnila Heisenbergův formalizovaný princip neurčitosti, který ukazuje, že v jednom experimentu nejsme schopni současně přesně měřit, kauzálně vykazovat, popisovat a odvozovat kinematické a dynamické vlastnosti, např. polohu a hybnost nebo čas a energii (v klasické fyzice jsou tyto vlastnosti či proměnné kanonicky synchronně sdružené a kauzálně vykazatelné, v kvantové teorii jsou diachronní, rozpadají se do neurčitého a komplementárního vztahu-nevztahu, nejsou kauzálně vykazatelné, jsou komplementárně uchopené až abstrakcí).

Bohr komplementaritu výslovně zformuloval v létě roku 1927. Naproti tomu Heisenbergův princip či relace neurčitosti je založena na matematickém a čistě korpuskulárním předporozumění atomárního dění; dualismus, konkrétně vlnové pojetí Heisenberg k formalismu nepotřeboval (právě tak jako v té době Schrödinger nepotřeboval ke své slavné vlnové rovnici/rovnicím korpuskulární pojetí). Princip neurčitosti vznikal v Kodani po těžkých a zoufalých diskusích s Bohrem koncem roku 1926 a začátkem roku 1927. Výslovně jej však Heisenberg zformuloval až koncem února 1927 v době, kdy si byl Bohr v Norsku zalyžovat a odpočinout si od nekonečných diskusí. Když se Bohr vrátil do Kodaně představil Heisenbergovi ideu komplementarity a Heisenberg zase představil Bohrovi princip neurčitosti, k němuž měl Bohr z počátku velké výhrady (výpočty nevycházely z duality, byly čistě matematické a zaměřené pouze na diskontinuitu v atomárním dění). Heisenberg se dokonce po úporných diskusích rozplakal.

17. listopadu 1962 uskutečnil Bohr svůj poslední rozhovor (diskusi vedl především T. Kuhn), Bohr říká: „Myslím, že je důvodné říci, že žádný člověk, který je nazýván filosofem, opravdu nerozumí tomu, co je myšleno komplementární deskripcí.“ Dále se v rozhovoru vrátil ke svým filosofickým východiskům komplementarity. Svůj komplementární systém srovnával s objevem, že se Země točí a otáčí kolem Slunce. V té době, jak všichni víme, nebylo snadné tento nový pohled na vesmír prosadit. Postupně se však dostal do vzdělávacích a výchovných metod a propagandy či paradigmatu evropské tradice. Stalo se samozřejmou součástí vzdělání to, co bylo nejméně samozřejmé, tedy to, co nevnímáme, čili že se Země točí. V tomto smyslu potom Bohr téměř na závěr řekl: „myslím, že to tak přesně bude i s komplementárním popisem.“ Rozhovor byl o kousek dále ukončen a o den později, 18. listopadu 1962 Bohr ve věku sedmdesáti sedmi let zemřel.

Možné "definice" komplementarity jsou například: McGrath píše o principu komplementarity: „Chování jistých entit lze úplně popsat pomocí jednoho ze dvou vzájemně se vylučujících "klasických" modelů. Jeden aspekt jeho chování lze popsat modelem A, jiné aspekty modelem B; přitom však neexistuje žádný aspekt jeho chování, který umožňuje nebo vyžaduje, aby byl správný jak model A, tak model B; ani nejsou důvody k výroku, že příslušná entita "je" A nebo " je" B, nebo "je" A i B.“. Heisenberg: „Bohr považoval oba obrazy – částicový a vlnový – za dva komplementární popisy téže reality. Každý z těchto popisů může být jen částečně správný. Musí existovat právě tak hranice pro aplikaci částicového obrazu jako pro aplikaci vlnového obrazu, neboť jinak bychom se nemohli vyhnout rozporům.“ Jinak řečeno díky komplementaritě obou nekompatibilních obrazů, tzn., že „určitá věc nemůže být současně částicí (tj. substancí, omezenou na velmi malý objem) a vlnou (tj. polem, rozprostraněným po velkém prostoru), /…/ získáme nakonec správný dojem o zvláštním druhu reality, která se skrývá za našimi atomovými experimenty.“ Podle Polkinghorna je komplementarita vlastnost „kvantové mechaniky, podle níž je možné popisovat dynamické vlastnosti systému alternativními a vzájemně se vylučujícími způsoby. Můžeme například vědět, kde částice je (popis pomocí polohy), v tom případě nám však princip neurčitosti nedovoluje přesně zjistit, jak se pohybuje; nebo víme přesně, jak se pohybuje (popis pomocí hybnosti), avšak v takovém případě nevíme, kde přesně je.“. Kvantové postuláty implikují podle Bohra dva odlišné aspekty komplementarity. 1. aspekt se týká dualismu vlno-částice: Bohr v Como přednášce uvádí: „Dva ohledy o povaze světla jsou spíše uvažovány jako odlišné pokusy interpretace experimentálních důkazů, ve kterých je limitace klasických konceptů vyjádřena komplementárními způsoby.“ O několik řádků níže pokračuje ve stejném tónu o povaze hmoty: „Ve skutečnosti se zde opět nezabýváme protikladnými, ale komplementárními obrazy fenoménů, které pouze dohromady nabízí přirozenou generalizaci klasického způsobu deskripce.“ 2. aspekt se týká obecně kinematicko-dynamické komplementarity (Murdochův metodický název), která vystihuje komplementaritu prostoro-časové deskripce a hybnostně-energetické deskripce; v Como přednášce Bohr píše: „Právě povaha kvantové teorie nás tak nutí zvažovat časoprostorovou souřadnici a požadavek kauzality – spojení příznačné pro klasické teorie – za komplementární, avšak vzájemně se vylučující rysy deskripce.“ Toto je snad první a zásadní výslovný výskyt pojmu komplementarita v jeho veřejných textech. Podle Murdocha však v pozdějších textech Bohr hovoří tak, že oba typy komplementarity propojuje: „Mimoto, evidence získané na základě odlišných podmínek a odmítnutí pochopitelnosti jedním obrazem, musí, nehledě na zjevný kontrast, být uvažováno jako komplementární ve smyslu, že dohromady ony vyčerpávají všechny dobře definovatelné informace o atomových objektech.“

Literatura

• Folse, H. J., The Philosophy of Niels Bohr, The Framework of Complementarity, Amsterodam, Oxford, N.Y., Tokyo 1985.
• Murdoch, D., Niels Bohr´s Philosophy of Physics, Cambridge 1987.
• Pais, A., Niels Bohr´s Times, in Physics, Philosophy, and Polity, Oxford 1991.

Plotnitsky, A., Complementarity, Anti-epistemology after Bohr and Derrida, Durham and London 1994.

• Bohr, N., Atomic Theory and the Description of Nature, Four essays with an Introductory Survey by N. Bohr, Cambridge 1961 (1. Atomic Theory and Mechanics, 2. The Quantum Postulate and the Recent Development of Atomic Theory, 3. The Quantum of Atomic and the Description of Nature, 4. The Atomic Theory and the Fundamental Principles underlying the Description of Nature).
• Bohr, N., Discussion with Einstein on Epistemological Problems in Atomic Physics, in: Albert Einstein: Philosopher-Scientist. Ed. By A. Schilpp, Evanston 1949.
• Bohr, N., „Poslední rozhovor“ in: Five-Session Interview with Niels Bohr, conducted by: Thomas S. Kuhn, L. Rosenfeld, E. Rüdinger, and Aa. Petersen Prof. Bohr´s office, Carlsberg, Copenhagen, Denmark (October 31, November 1, 7, 14, 17,1962), AHQP: Archive for the History of Quantum Physics, Special Collections Department University of Pittsburgh Library System.
• McGrath, A. E., Dialog přírodních věd a teologie, Praha 2003.
• Polkinghorne, J., Kvantový svět, Praha 2000.
• Heisenberg, W., Fyzika a Filosofie, Praha 2000.Heisenberg, W., Celek a část, Rozhovory o atomové fyzice, Olomouc 1996.

Na-mobil.cz

• Melodie na mobil
• Animace na mobil
• Tapety na mobil
• Vyzvánění na mobil
• Zvuky na mobil
• Hry na mobil
• SMS zdarma
• SMS zdarma

Spřátelené weby

• Překlady levně a kvalitně
• Účetnictví
• Společenské hry - společenské deskové hry
• Tvorba www stránek - Webové stránky, SEO
• Puzzle-prodej.cz - puzzle na prodej Ravensburger
• Puzzle
• Seminární práce
• SMS zdarma
• Na-mobil.cz
• Dějepis.info
• Referáty-seminárky.sk