Нелинейная наука ведет к эволюционной синергетической
парадигме. Принятие этой парадигмы означает,
во-первых, отказ от базовых постулатов традиционной
науки:
— от принципов существования абсолютно достоверной
истины и абсолютно-достоверного
знания;
— от принципа классической причинности;
— от редукционизма;
— от концепции линейности;
— от гипотезы апостериорности, т. е. приобретения
знаний исключительно на основе прошлого
опыта.
Во-вторых, это принятие синергетических принципов
конструирования картины мира:
1. Принцип становления: главная форма бытия — не покой,
а движение, становление. Эволюционный процесс
имеет два полюса: хаос и порядок, деконструкция.
2. Принцип сложности: возможность обобщения, усложнения
структуры системы в процессе эволюции.
3. Принцип виртуальности будущего: наличие спектра
альтернативных паттернов в постбифуркационном
пространстве-времени.
4. Принцип подчинения: минимальное количество
ключевых параметров, регулирующих процесс
происхождения бифуркации.
5. фундаментальная роль случайностей в зоне бифуркации.
Тема 5
...—_
6. Принцип фрактальности: главное в становлении не
элементы, а целостная структура.
7. Принцип темпоральности: суперпозиция различных
темпоритмов элементов системы.
8. Принцип дополнительности: возможность моделирования
эволюции системы с помощью нескольких
параллельных теоретических подходов.
В свое время классическая картина мира казалась
удобной для развития гуманитарных научных дисциплин.
Адам Смит и Давид Риккардо, создавая политическую
экономию, ввели понятие «невидимой руки рынка
», принцип которой им подсказали идеи Ньютона о
гравитации. Томас Гоббс, разрабатывая теорию государства,
вдохновлялся теорией атомного строения материи.
Методы нелинейной науки, зародившиеся в сфере
современного естественно-научного знания, оказались
весьма перспективными при исследовании проблем социально-
культурной динамики. Биологические и социальные
констелляции относятся к классу самоорганизующихся
систем, а потому моделирование методами
синергетики их структурных и эволюционных характеристик
позволило получить неплохие результаты,
интересные в научном и практическом отношениях.
Современный глобальный кризис в значительной
мере обусловлен отставанием научной методологии
прогнозирования от практических потребностей. Во
многом это объясняется тем, что до сих пор не преодолено
наследие классической методологии, а принципы
нелинейности мышления еще не получили адекватного
применения в области гуманитарного научного знания.
| ФИЛОСОФИЯ НАУЧНОЙ КАРТИНЫ МИРА
Философия механистической картины мира
Научной философией Ньютона являлась экспериментальная
философия. В ее основу были положены
следующие правила философствования:
1. Не должно приписывать природных причин сверх
тех, которые истинны и достаточны для объяснения
явлений.
Современная научная картина мира |
2. Следует, насколько возможно, приписывать одним
и тем же следствиям одни и те же причины.
3. Основой научных доказательств является эксперимент,
причем непосредственный, а не мысленный,
как это предлагал Декарт.
Принципы построения «Начал», где изложена механистическая
картина мира, Ньютон заимствовал у
Евклида: сначала формулируются аксиомы, или законы,
затем из них выводятся следствия, которые можно проверить
на опыте. Декарт развивал гипотетическую физику,
в основе которой лежали умозрительные предположения,
не следующие непосредственно из опыта.
Физика принципов Ньютона основана на введении
аксиом, которые могут не иметь логического обоснования,
но истинность которых доказывается опытом.
Символом метафизики Ньютона является сформулированный
им основной закон динамики:
I F = та, (8)
где F — сила, действующая на тело с массой m, a — ускорение,
которое она сообщает этому телу. В этой формуле
введены три метафизические категории: во-первых,
масса как мера инертности тел, во-вторых, сила —
фактор, который изменяет состояние покоя или равномерного
и прямолинейного движения, и ускорение —
характеристика свойств пространства и времени.
Эти свойства, согласно Ньютону, парадоксальны:
речь идет об абсолютно пустом пространстве и абсолютном
времени. Оба метафизических понятия всегда
вызывали большие споры. Сам Ньютон вкладывал в
них теологический смысл. «Бог, — писал он, — это бестелесное
существо, живое, разумное, всемогущее, которое
в бесконечном пространстве, как бы в своем
чувствилище, видит все вещи вблизи, прозревает их
насквозь и понимает их благодаря непосредственной
близости к ним». Ко времени Лапласа эти теологические
рассуждения Ньютона были прочно позабыты.
Введенная Ньютоном в законе всемирного тяготения
сила гравитации также явилась метафизической
категорией: речь шла о мгновенном взаимодействии
тел, передаваемом на любые расстояния, причем без
Тема 5
Современная научная
картина
мира
каких-либо посредников. Это был загадочный принцип
дальнодействия. Декарт пытался снять проблему, заполнив
пространство эфирными вихрями. Ньютон
опроверг эту гипотезу как необоснованную: «Причину
свойств силы тяготения я до сих пор не смог вывести
из явлений. Гипотез же я не измышляю».
Позднее стало ясно, что для гравитации и других сил
можно ввести понятие потенциала, определенного в каждой
точке пространства. А это уже понятие поля, которое
и можно рассматривать в качестве переносчика взаимодействия.
Ключевыми метафизическими категориями в
механистической картине мироздания были понятия
массы и инерции. Загадкой, не имевшей никакого объяснения,
оставалось равенство гравитационной и инертной
масс, которое с высокой точностью было доказано в конце
XVIII в. в опытах Г. Кавендиша. Что касается инерции,
то Ньютон мог дать о ее природе всего лишь тавтологический
комментарий: «Врожденная сила материи есть
присущая ей способность сопротивления, по которой
всякое отдельно взятое тело, поскольку оно предоставлено
самому себе, удерживает свое состояние покоя или
равномерного и прямолинейного движения».
В этих достаточно неясных рассуждениях скрывалась
еще одна метафизическая тонкость: по существу
речь шла о состоянии покоя или равномерного и прямолинейного
движения относительно абсолютного
пространства, причем в абсолютном времени. Существовал
только один способ определить систему координат,
связанную с абсолютным пространством, —
связать ее со сферой неподвижных звезд. Во времена
Ньютона это могло казаться приемлемым, но для нас
лишено смысла. Пространство и время в классической
картине мира — абсолютно самодостаточные категории,
существующие безотносительно чего-либо и никак
не зависящие от присутствия в них материи.
Абсолютно пустое пространство механистической
картины мира обладает свойствами однородности и изотропности,
откуда следуют законы симметрии: изменение
координат или их поворот не влияют на законы механики.
В 1918 г. Э. Нетер показала, что отсюда следуют механические
законы сохранения импульса mv и момента
278 импульса mv2. Что касается закона сохранения кине
тической энергии mv2/2, то он является следствием равномерности
хода часов абсолютного времени.
Попытку объяснить свойство инерции предпринял
Э. Мах, связав его с влиянием далеких звезд. Но это
было объяснение ad hoc: речь шла о мгновенном воздействии
на межзвездных расстояниях.
При всей своей загадочности инерция имела совершенно
ясную количественную меру— массу. Со
времен Ньютона ее принято рассматривать как основную
характеристику материи. Напомним, что, согласно
Аристотелю, материя не поддается количественному
описанию, т. к. представляет собой изменчивую и
текучую субстанцию, а по Декарту материя — это протяженный
континуум, заполняющий все пространство
и доступный математическому описанию. Существовала
и еще одна точка зрения на сущность материи, которую
отстаивал противник Декарта и сторонник материалистического
сенсуализма П. Гассенди: материя
состоит из атомов, обладающих свойствами неделимости,
неизменности, тяжести и разделенных бестелесной
пустотой. Близкую позицию занимал и Хр. Гюйгенс,
который утверждал, что материя, состоящая из
атомов, и пространство разделены, а действия на расстоянии
быть не может.
Физическая модель мироздания, построенная в рамках
механистического мировоззрения, явилась плодом
свободного творения человеческого разума. Это была
превосходная материалистическая модель, позволяющая
решать большое количество практических задач, включая
освоение космического пространства, и в наше время.
Философия квантовой теории
Квантовая механика предсказывает не события, а
их вероятности. Эйнштейн заметил по этому поводу,
что он не верит, будто Бог играет в кости. Смысл квантовомеханических
предсказаний многим представлялся
смутным. Р. Фейнман заявил в своей Нобелевской
лекции: «Мне кажется, я смело могу заявить, что квантовой
механики никто не понимает».
Рассмотрим основные варианты интерпретации
смысла квантовомеханических расчетов. Наиболее рас- 2/и
puffin Тема 5 Современная научная картина мира
лространенным является подход, предложенный НильСтатистическую
интерпретацию отстаивал Д.И. Блосом
Бором и Максом Борном и получивший название хинцев, который обратил внимание на тот факт, что
Копенгагенской интерпретации. Разъясняя смысл этообъектом
применения квантовой механики по существу
го подхода, Борн писал: «Природа не может быть опиявляются
не отдельные частицы, а квантовый ансамбль.
сана с помощью частиц или волн в отдельности, а тольА
поэтому поведение микрочастиц определяется совоко
с помощью более сложной математической теории. купностью статистических закономерностей.
Этой теорией является квантовая механика, которая заВ
1957 г. X. Эверетт предложил наиболее парадокменяет
собой обе эти модели и только с определенными сальную интерпретацию, которая получила название
ограничениями представляет ту или иную из них». многомировой. Его идея вызвала крайне противоречивую
В мире квантовых явлений мы имеем дело с законореакцию
в научном сообществе, многие ее решительно
мерностями, не поддающимися детерминистическому отвергли как абсурдную, но некоторые ее приняли, поанализу.
Существенно новой чертой исследования этих скольку не увидели конкурентоспособных альтернатив.
явлений оказывается фундаментальное различие межИзвестен
квантово-механический парадокс, свяду
макроскопическим измерительным прибором и микзанный
с наблюдением интерференционной картины,
роскопическими изучаемыми объектами. Работу прибовозникающей
при происхождении пучка электронов
ров приходится описывать на языке классической фиили
светового луча (т. е. пучка фотонов) через пару
зики, не вводя кванта действия. В силу этих причин, если узких щелей. Парадокс состоит в том, что интерференв
классике взаимодействием между прибором и объекционная
картина возникает даже в том случае, когда
том можно пренебречь, то в квантовой физике оно сона
щель падает один электрон или один фотон. С точки
ставляет неотъемлемую часть самого явления. Эта осозрения
стандартной квантовой теории это должно озбенность
приводит к тому, что повторение одного и того начать, что фотон расщепляется на две части, одна из
же опыта дает, вообще говоря, разные результаты, кокоторых
проходит сквозь одну щель, а другая через
торые, следовательно, могут выражаться в форме веровторую,
после чего обе части интерферируют на экраятностных
(статистических) закономерностей. не. Этого однако не может быть, потому, что фотон —
Обобщая этот отказ от классического идеала деэто
минимальная порция, квант электомагнитного изтерминизма,
Бор сформулировал его в виде принципа лучения (см. формулу (3)).
дополнительности. Количественное выражение этот Чтобы снять этот парадокс, Эверетт предложил
принцип находит, по его словам, в форме соотношегипотезу,
согласно которой, кроме реальной Вселенной,
ний неопределенности Гейзенберга (4), (5), которые в которой мы живем, параллельно существует множефиксируют
границы применимости к квантовым объекство
ее двойников — «теневых» Вселенных. Эти двойтам
кинематических и динамических переменных, заники,
в которых обитают и бесчисленные дублеры
имствованных из классической физики. Развивая свои уважаемых читателей, никак не проявляют себя. За
мысли о принципе дополнительности, Бор отметил, что одним исключением: при прохождении «нашего» элекон
может быть применен также и при анализе процестрона
сквозь «наши» щели он взаимодействует со свосов
с о ци о культур ой динамики. им «теневым» партнером, снимая тем самым парадокс,
Второй подход к интерпретации квантовой механиот
которого у физиков болит голова. То же самое проки
называют неоклассическим. Сторонники этого подхоисходит
при всех других квантовых событиях.
да (Д. Бом и др.) полагают, что классический принцип Природа реальности, гласит гипотеза Эверетта,
причинности можно сохранить, если ввести в теорию состоит в том, что помимо нашего мира — параллельно
некие скрытые неизвестные пока параметры. Однако этот с ним существует множество его двойников, причем
подход непродуктивен, т. к. никому из его защитников не число этих двойников увеличивается с каждой наносе280
удалось раскрыть природу этих скрытых параметров. кундой. Д. Дойч, посвятивший обоснованию этих идей
Тема 5
книгу «Природа реальности», предложил назвать этот
непрерывно ветвящийся мир мультиверсом (multiverse
от английского слова universe, Вселенная). Смысл этой
гипотезы он комментирует следующим образом: «Кто
такие "мы"? Пока я пишу эти строки, множество "теневых"
Дойчей делают то же самое и не одна копия этих
Дойчей не занимает в мультиверсе привилегированного
положения. Между собой Дойчи-двойники никак не
взаимодействуют, а потому нам никогда не узнать, разделяют
ли они взгляды "нашего" Дойча на проблему
реальности». Именно этот более чем странный мир описывает,
по его словам, квантовая механика.
«Это не бред сивой кобылы, — говорит по этому
поводу патриарх отечественной физики академик
В.Л. Гинзбург. — Но я лично в это не верю, хотя есть
серьезные ученые, которые верят».
Значительно более простую и понятную интерпретацию
парадоксов квантовой механики можно предложить,
используя методологию торсионной физики. Если
фотон — квант электромагнитного поля — представляет
собой возмущенную под действием электрического
заряда «нить» поляризованных фотонов, то при взаимодействии
этой «нити» с материальным объектом —
парой щелей — происходит ее расщепление, что и
объясняет возникающее в итоге явление интерференции.
Точно таким же образом можно объяснить и другой
парадоксальный эффект — квантовую телепортацию,
которая была предсказана Эйнштейном в его
совместной работе с Розеном и Подольским и недавно
осуществлена де Мартини (Рим) и Цайлингером (Вена).
Записав основное уравнение квантовой механики —
волновое уравнение, — Шредингер не смог разъяснить
непосредственный физический смысл волновой функции.
Ответ на этот вопрос дает торсионная физика. Из
теории физического вакуума Г.И. Шипова следует, что
волновая функция определяется через реальное торсионное
поле — поле кручения физического пространства.
Источниками торсионного поля являются элементарные
частицы, обладающие ненулевым спином, макроскопические
тела — измерительные приборы, а также операторы,
проводящие эксперимент с этой частицей. Однако
торсионные поля приборов и операторов при прове
Современиая научная картина мира
дении эксперимента никак не контролируются, а потому
вносят в его результат элемент случайности. Результат
опыта с квантовым объектом зависит, таким образом,
от взаимодействия торсионных полей, созданных
тремя различными источниками, два из которых подчиняются
законам случая. По этой причине результаты
опытов носят вероятностно-статистический характер.
Торсионная интерпретация квантовой механики значительно
более наглядна, чем копенгагенская или неоклассическая,
а тем более, чем «многомировая».
Философия теории относительности
Последние 40 лет своей жизни Эйнштейн потратил
на то, чтобы понять мир материи как форму проявления
пустого искривленного пространства-времени.
Один из ведущих специалистов по космологии
Дж. Уилер сформулировал эту мечту Эйнштейна в виде
рабочей гипотезы: «Материя есть возмущенное состояние
динамической геометрии».
Основная категория относительности — это метрика,
т. е. число, которое сопоставляется с двумя точками
(событиями). Суть общей теории относительности
и всей геометрической картины мира состоит в
обобщении теории Евклида по двум направлениям —
во-первых, по увеличению размерности, а во-вторых,
по переходу к искривленным пространствам.
В 1916 г. на базе уравнений ОТО К. Шварцильд
рассчитал метрику пространства —времени вокруг
сферически симметричного материального объекта.
Этот расчет послужил основой последующего развития
теории черных дыр — одного из наиболее интересных
объектов современной космологии. Из-под
гравитационного радиуса этих удивительных объектов
не может выйти ничто — ни у света, ни у каких-либо
других тел не хватит энергии, чтобы преодолеть силу
притяжения черной дыры.
В 1921 г. Т. Калуца обобщил уравнения ОТО на
случай пятимерной метрики.
Пятая координата оказалась замкнутой на планковском
масштабе 10~4 3 см. Главным достижением теории
Калуцы оказалась геометризация электромагнит- 283
Тема 5 Современная
картина мира
ного поля: его пятимерные уравнения содержали урав^ С точки зрения внешнего наблюдателя эта малая масса
нения Максвелла. будет заключена внутри сферы таких же микроскопиВ
связи с увеличением размерности ОТО возникаческих
размеров, как и элементарная частица.
ет вопрос, почему реальное пространство нашего мира «Фридмон с его удивительными свойствами, —
подчиняется трехмерной геометрии Евклида. В 1919 г. пишет академик Марков, — не является порождением
эту проблему исследовал П. Эренфест. Все классичеспоэтической
фантазии — без всяких дополнительных
кие физические поля — гравитационное, кулоновское гипотез система уравнений Эйнштейна —Максвелла
электрическое, магнитное, производимое магнитным содержит фридмонные решения... Вселенная в целом
зарядом, — убывают обратно пропорционально квадможет
оказаться микроскопической частицей. Микрорату
расстояния. В мирах более высокой размерности скопическая частица может содержать в себе целую
эти зависимости оказались бы совершенно иными и, Вселенную».
как следствие, и атомы, и планеты потеряли бы устойчивость.
Философский подход к проблемам топологии проИдея
фридмоновской вселенной угадана В. Брюсовым
в известном стихотворении «Мир электрона»:
странства развивался М.А. Марковым. Исходный тезис Быть может, эти электроны —
его рассуждений — в сопоставлении двух линий анМиры,
где пять материков,
тичной философии на проблему делимости материи — Искусство, знания, войны, троны
линии Демокрита, который был сторонником идеи неИ
память сорока веков!
делимых атомов, и линии Эмпедокла, по мнению котоОбщая
теория относительности имеет дело с искриврого
число первоэлементов бесконечно велико. Марленным
пространством —временем. Но пространство
ков предложил третью концепцию, альтернативную по обладает еще одним свойством — кручением. Поскольку
его мнению двум классическим. спиновые характеристики — одно из фундаментальных
Концепция Маркова основана на двух принциписвойств
всех элементарных частиц, учет кручения соверально
новых идеях. Первая из них состоит в том, что шенно необходим при выполнении программы создания
структурные части материи могут строиться из элеменгеометризированной
квантовой теории путем совершентов
не меньшей, а большей массы: избыточная масса в ствования теории относительности.
соответствии с законом сохранения массы — энергии Эту задачу решил Г.И. Шипов, разработавший тетрансформируется
в жесткое излучение. Заметим, что орию, в которой учитывается движение систем отсчеэту
же идею использовал А.Е. Акимов в фитонной тета
не только в трансляционных, но также и во вращаории
квантового вакуума. тельных координатах. Рассматривая четырехмерные
Вторая идея — это так называемая «ядерная демоквращающиеся
системы отсчета, он получил десятимерратия
»: способность элементарных частиц превращатьное
пространство событий (поскольку у трансляционся
друг в друга, спонтанно исчезать и вновь возникать ных координат x,y,z имеется шесть вращательных коиз
вакуума. Классическая атомная теория не знала ординат). Такое пространство обладает, очевидно, не
ничего подобного. только кривизной, как в ОТО, но и кручением.
Используя эти идеи, Марков предложил представить Естественным проявлением физических свойств
элементарные частицы в виде почти замкнутых автономтакого
пространства являются торсионные поля. Поных
вселенных, которые он назвал фридмонами. Из-за мимо предсказания этого феномена, из теории физибольшого
гравитационного дефекта масс полная масса ческого вакуума следует также вывод о природе сил
замкнутой вселенной равна нулю. А если она замкнута инерции, которая после их введения в механику Га284
не полностью, то ее масса может быть сколь угодно
малой, например, равной массе элементарной частицы.
лилеем и Ньютоном оставалась загадочной более трехсот
лет. Некоторые теоретики и до сих пор утвержда285
Тема 5
ют, что силы инерции в действительности фиктивны и
вводятся только в некоторых системах координат. Вряд
ли с ними согласятся пассажиры резко затормозившего
автобуса, которые рискуют по инерции расшибить
себе лоб. Из теории физического вакуума следует, что
эти силы вполне реальны и обусловлены проявлением
в повседневной жизни торсионных полей.
ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ
НАУЧНОЙ КАРТИНЫ МИРА
Универсальная теория Вселенной
По мнению С. Хокинга, в настоящее время на
вопрос о том, может ли существовать единая теория
всего реально существующего, следует дать три альтернативных
ответа:
1. Полная теория существует и когда-нибудь будет
построена.
2. Окончательной теории Вселенной нет, а есть бесконечный
набор все более совершенных теорий.
3. Такой теории не существует, имеется граница,
за которой нельзя предсказать что-либо определенное.
За этими рассуждениями Хокинга скрывается
неявный постулат, который состоит в том, что сам
объект теоретизирования — Вселенная — в своих наиболее
фундаментальных свойствах остается неизменным.
Между тем, если вспомнить основные принципы
нелинейной науки и рассматривать Вселенную как
большую самоорганизующуюся систему, то можно
прийти к выводу, что у нас нет достаточных оснований
считать этот постулат истиной в последней инстанции.
Несмотря на эти сомнения, многие теоретики убеждены,
что такая теория будет в конце концов создана.
«Физика представляет собой единое целое, — пишет
по этому поводу Р. Пенроуз, — и правильная кванто
Q0D вая теория гравитации, когда она, наконец, будет пост
Соврвменная научная картина
••' •—
\j
роена, должна стать основой нашего досконального
понимания законов природы».
Полностью солидарен с ним и С. Хокинг, который
утверждает, что «если мы действительно откроем полную
теорию..., тогда все мы, философы, ученые и просто
обычные люди, сможем принять участие в дискуссии
о том, почему так произошло, что существуем мы и
существует Вселенная. И если будет найден ответ на
такой вопрос, это будет полным триумфом человеческого
разума, ибо тогда нам станет понятным замысел Бога».
Теоретики продолжали упорно работать над этой
проблемой. А. Салам и С. Вайнберг создали единую
теорию слабых и электромагнитных взаимодействий.
На очереди теория Великого объединения, которая
будет описывать также и сильные взаимодействия, а о
теории суперструн думают как о прообразе еще более
общей теории — супергравитации. На этом пути помимо
больших теоретических трудностей физиков ждет
еще одна тяжелая проблема — экспериментальная
невесомость: предсказания теорий становится все
труднее проверить на опыте.
Скорее всего, однако, до триумфа, о котором мечтают
теоретики, еще далеко. К тому же есть много
фундаментальных вопросов, на которые эта теория,
даже если она будет создана, не может дать убедительных
ответов.
Проблема антивещества
Вселенная состоит из вещества — главным обра
зом из протонов, электронов и нейтронов — и антиве
щества, т. е. антипротонов и позитронов, имеющих
противоположные электрические заряды. Ни теория
относительности, ни квантовая механика не дают от
вета, почему при происхождении Вселенной из вакуу
ма возникла такая асимметрия.
Внести ясность в этот парадокс можно с помощью
модели «фитонного моря». Согласно существующим
космологическим моделям, когда закончилась самая
ранняя инфляционная стадия расширения Вселенной,
Тема 5
ее температура была очень высока— 1016 эВ. При
такой температуре в плазме должны были начаться
процессы генерации частиц и античастиц, причем
практически в равных количествах. Однако вследствие
эффекта аннигиляции они должны были сразу же
превращаться в фитонные ансамбли, что сопровождалось
испусканием жесткого излучения.
Анализируя протекание этих процессов, А.Д. Сахаров
предположил, что скорости рождения частиц и
Дата добавления: 2015-10-21; просмотров: 25 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |