Неприятности в физике

Давным-давно, много лет назад, случился у меня разговор… Я встретил на улице бывшего своего однокурсника, и поскольку был холодный вечер, а спешить было некуда, мы зашли пообщаться в ближайшее кафе. Университетский приятель теперь преподавал физику в одном из красноярских вузов и по ходу беседы – к слову пришлось – пожаловался: «Озадачил меня студент, – спрашивает, мол, если бы теорию относительности не открыли, смогла бы квантовая механика развиваться? И наоборот – требуются ли кванты для понимания релятивизма?». Мой знакомый полагал, – раз я тружусь на кафедре философии и пишу диссертацию о методологии науки, такие вопросы для меня легче легкого. Сейчас даже не помню свою ответную речь – что-то про всеобщую инвариантности скорости света и эквивалентность массы-энергии, о принципе соответствия и универсальности математических концепций... Но, положа руку на сердце, сознаюсь – я тогда, скорее, старался поддержать свой аспирантский имидж, нежели стремился ответить по существу. Ведь, если всерьез задуматься, проблема-то затронута нешуточная и опасный поворот ощутим даже в такой вот студенческой мизансцене...

Чем больше я потом размышлял над ситуацией, сложившейся в любимой моей науке, тем яснее понимал насколько все серьезно. Физика не едина, её теории не завершены, не совершенны и не очень-то обоснованны. Научные исследования, порой, далеки от поиска истины. Вместо корпорации мудрецов –правит бал компания шаманов-шоуменов. Есть, конечно, и тут молчаливые умники, которые, подобно Ньютону, смиренно сидят на берегу Океана Неведомого, любуясь красотой найденных радужных раковин. Но всеобщим вниманием пользуются не они, а строители песочных замков и заковыристых галечных лабиринтов. Так или иначе, вместо стройной физической науки обнаружился книжный сундук, где редкие рукописи лежат под грудой рекламных проспектов и модных журналов. Стоило ли добавлять туда свою брошюрку-методичку? Это была проблема. Написание моей диссертации отложилось на долгий-долгий срок… 

В книге великого немецкого физика Вернера Гейзенберга «Часть и целое» в главе с примечательным названием «Элементарные частицы и философия Платона» описана беседа, в которой участвовали автор, его ближайший сотрудник Карл Фридрих фон Вайцзеккер и жена Гейзенберга Элизабет. Дело было в начале шестидесятых годов, разговор шел за чаем на террасе загородного дома у живописного озера Вальхен. Мужчины обсуждали идею о связях между логико-математическими формами и их проявлениями в материальном мире – на самом его фундаментальном уровне. Звучали имена Платона, Гегеля, упоминались мистические триады и загадочные эйдосы…

«Тут в беседу включилась Элизабет, прислушивавшаяся к нам издали: «Вы думаете, вам удастся заинтересовать молодое поколение такими трудными проблемами, касающимися мироздания? Если судить по тому, что вы иногда рассказываете о физике в больших исследовательских центрах здесь или в Америке, то создается впечатление, что как раз у молодого поколения все интересы обращены к частностям, словно на изучение широких мировых взаимосвязей  наложено какое-то табу. О них не принято говорить. Не происходит ли сейчас с физикой то же, что с астрономией на исходе античности, когда все довольствовались вычислением солнечных и лунных затмений методом наложения циклов и эпициклов…»

Гейзенберг возражает: «Интерес к частностям хорош и необходим, потому что мы в конечном счете хотим знать, как все обстоит на деле. И табу на проблемы мировой взаимосвязи меня не так уж расстраивают. Ведь табу вводится не для того, чтобы запретить вещь, о которой не принято говорить, а для того, чтобы защитить ее от болтовни и насмешек большинства. С незапамятных времен обоснованием табу было то же самое, что и у Гёте: «Только мудрому откройся, ведь толпа лишь насмеется...» Так что не надо восставать против табу. Снова и снова будут появляться молодые люди, задумывающиеся о великих взаимосвязях уже потому, что хотят во всем быть честными; и дело вовсе не в том, много их или мало». (Гейзенберг, В. Физика и философия. Часть и целое. - М. : Наука, 1990. - С. 354-355.)

Мне кажется, что именно сейчас в начале XXI века таких людей стало появляться все больше – поскольку именно молодым поколением острее всего ощущается неудовлетворенность ситуацией, которая сложилась в физике. Общеизвестно, что в начале XX века физика претерпела кризис, завершившийся созданием неклассической науки. Одним из признаков наступающей революционной ситуации было распространение убеждения о завершенности физической картины мира, полностью охватываемой классической механикой, электродинамикой и термодинамикой (См., например: Лауэ М. История физики. - М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956. - 229 с.).. Некоторые ученые полагали, что фундаментальная наука закончена, и речь может идти лишь о разработке тех или иных частных проблем. Знаменитый английский физик Дж. Дж. Томсон (лорд Кельвин) провозгласил ясность горизонта физической науки, которую омрачают только два «темных облачка» – расхождение теоретических расчетов с результатами экспериментов по измерению спектра «черного излучения» и неудачная попытка поймать «эфирный ветер».

Позднее именно из этих нестыковок возникла неклассическая наука – квантовая механика и теория относительности. Сейчас история повторяется. Революционные изменения в физике считаются завершенными. Вновь широко распространилась идея об окончании физического познания: всемирно известный физик Стивен Хокинг заявлял о возможном завершении фундаментальной физики еще тридцать лет назад (Хокинг С. Виден ли конец теоретической физики? // Природа. - 1982. - № 5. - С. 48-56), а накануне нового тысячелетия о грядущем окончании научного познания сообщил Джон Хорган, обозреватель из «Сайнтифик Америкен», в своей книге с примечательным названием «Конец науки». Дж. Хорган брал интервью у крупнейших ученых нашего времени и убедился, что мысль о конце науки для большинства из них представляется очевидной (Хорган Дж. Конец науки. Взгляд на ограниченность знания на закате Века Науки. (John Horgan, 1996). – СПб. : Амфора/Эврика, 2001. - 479 с.) В связи с новым изданием данной книги в 2015 году Джон Хорган опубликовал на сайте «Scientific American» в своём блоге заметку «Was I Wrong about “The End of Science”?», где утверждает, что прошедшие годы, лишь подтвердили его мысль. А если какие-либо ученые и отрицают окончание науки на данном этапе, они все же принципиально согласны с выводом о наличии её пределов. (http://blogs.scientificamerican.com/cross-check/was-i-wrong-about-8220-t...).

Сходство познавательных ситуаций выразилось также в интересном и многозначительном совпадении: на ясном горизонте науки вновь обнаружены «два темных облачка» – это «темная материя» (наличие которой должно объяснить расхождение теоретических расчетов с наблюдаемыми на периферии галактик скоростями звезд) и «темная энергия» – фактор, вызывающий по мысли теоретиков ускорение в расширении Вселенной. При этом общепризнанны расчеты, согласно которым Вселенная на 95% состоит из тёмной материи и тёмной энергии, которые как таковые науке неведомы, а являются просто обозначением скрытых причин. (См. об этом, например: Современная космология: философские горизонты. - М.: Канон, 2011. - С. 339-357; а также - Jaewon Yoo, Yuki Watanabe. Theoretical Models of Dark Energy. Review article, 61 pages, 4 figures; Int. J. Mod. Phys. D 21, 1230002 http://arxiv.org/abs/1212.4726). Примечательно название недавней обзорной статьи в «Science» в марте 2015 г. - «Темная сторона космологии: темная материя и темная энергия» авторитетного астрофизика Давида Шпергеля из Принстона. (David N. Spergel. The dark side of cosmology: Dark matter and dark energy. Science, 6 March 2015: Vol. 347 no. 6226 pp. 1100-1102. http://www.sciencemag.org/content/347/6226/1100)

Для мифологического подхода прием обычный, но в  области науки физики такой вывод можно соотнести лишь с прецедентом «флогистона» – неведомой и невидимой теплородной субстанции. Иными словами, сформулировав вывод о том, что мироздание на 95% находится «в области тьмы», мы признали, что ничего не знаем! Но можно ли тогда считать достоверным само это знание, приводящее к самоотрицающим выводам? Абсурд сюжета с тайной темных субстанций прекрасно сознают сами ученые, так подзаголовок одной из научных статей описывает его фольклорной отговоркой «Принеси то, не знаю что» (Рябов В.А., Царев В.А., Цховребов А.М. Поиск частиц темной материи. – Успехи физических наук, 2008. Т. 178, №11. С. 1129-1164.). Тут, пожалуй, даже не тучки на горизонте, а прозрачные призраки в туманном дыму.

Сто лет назад любое расхождения теоретических расчетов и экспериментальных наблюдений ученые стремились устранить в ходе совершенствования научного аппарата теорий с изменением принятых представлений (например, замена преобразований Галилея группой Лоренца и нововведение о дискретной природе света). В отличие от этого в современную нам эпоху парадоксальным образом, вопреки известному принципу «оккамской бритвы», в область определения науки как бы специально вводятся абстрактные сущности. И разве мы не должны в таких «инновациях» усмотреть нечто искусственно, придуманное «для случая»? А это признак ослабления в научной среде критического самоконтроля, поскольку откровенно гипотетическим идеям придается неправомерная значимость. Таким образом, нашествие «темных» оказывается символом общего неблагополучия науки (науки, как честного поиска истины, ведь ученый корпоративный клан вполне себе благоденствует).

Описание кризисных явлений дано в книге известного американского физика-теоретика Ли Смолина «Неприятности с физикой: взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует» (Smolin Lee. The trouble with physics: the rise of string theory, the fall of a science, and what comes next. Boston: Houghton Mifflin, 2006. - 414 с. Смолин Л. Неприятности с физикой: взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует. http://www.rodon.org/sl/nsfvtsunichzes/). В этой работе показано, как гипотетические построения, выраженные в математической форме, догматизируются и превращаются в оковы, сдерживающие свободное познание. Зато успешно расцветают паранаучные практики, когда, с одной стороны, пропагандируются фантастические гипотезы и догадки, а, с другой, продвигаются нарочитые проекты, удобные для растраты бюджетных и внебюджетных средств. Подобные явления вполне правомерно охарактеризовать как антинауку.

В условиях, когда теория не может быть напрямую проверена экспериментом, подходящим критерием научности становится индекс цитирования – то есть одобрение коллег. В силу этого научные школы превращаются в конкурирующие секты, поддерживающие тех, кто разделяет общий символ веры. Дело осложнено и повышенным финансированием, которым в ХХ веке физики снабжались в избытке – благодаря созданию атомного оружия и активному участию в гонке вооружений. Денежный поток породил когорту меркантильных научных бюрократов и корпорацию идеологов науки, занятых апологетикой и рекламой. Социокультурные факторы, вызвавшие современный кризис в науке, усиливаются внутренними причинами: в идейном строе современной физики, в действующих парадигмах, исследовательских программах и теоретических установках скрыты особенности, обуславливающие негативную тенденцию.

К концу XIX века физика завоевала бесспорное мировоззренческое господство, поскольку её познавательная установка была явно эффективнее конкурирующей – религиозной. Действительно, религиозная онтология декларировала акт творения всего материального мира неким Высшим Разумом, а этот тезис логически порождал цепь вопросов. Кто такой Бог? Зачем Бог сотворил мир? Как Он это сделал? Когда? Продолжается ли божественное вмешательство? Ответы на эти вопросы в рамках различных религиозных систем отличались друг от друга, были явно умозрительны и фантастичны, походили на сказочный миф. В отличие от этого классическая наука изначально снимала все вопросы об акте творения, поскольку провозглашала вечность мира и его законов. Французский астроном Лаплас на вопрос Наполеона «Где в вашей системе место для Бога?» ответил «Я в этой гипотезе не нуждаюсь!» (Лаберен П. Происхождение миров. - М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1957.) Такая позиция устраняла неопределенности и давала научному мировоззрению явные преимущества в глазах общественного мнения: зачем говорить о Боге и творении, если это не добавляет ясности, в то время как научная картина вечной Вселенной проста и понятна? Явная победа научного мировоззрения и стала основной причиной самодовольства ученых, уверовавших во всесилие своих методов и ожидавших в конце XIX века завершения классической картины мира.

Однако в ХХ веке диспозиция неожиданно изменилась. Общая теория относительности – теория гравитации – сформулировала математические уравнения, охватывающие все тяготеющие массы Вселенной, а у этих уравнений выявились нестационарные решения. Оказалось, что такой вывод согласовывается с наблюдениями астрономов, зафиксировавших смещение спектральных линий галактик в красную сторону, что свидетельствует об удалении звездных островов друг от друга. Так сформировалось представление о «Большом Взрыве» (Big Bang, автор названия – Фред Хойл), в ходе которого родилась Вселенная. А когда радиоастрономы открыли «реликтовое излучение» – равномерно приходящее со всех сторон и, судя по всему, появившееся именно в момент такого взрыва – данная модель стала считаться доказанной.

В результате наука оказалась в неловком положении: получается, акт творения был, но Вселенную сотворил не Бог, а какой-то Big Bang! Хуже того, Бог по религиозным представлениям – это Высший Разум, всесильный и всемогущий, поэтому он мог из ничего создать гармонично устроенный материальный мир. Но Big Bang по определению хаотичен: как же мог такой дезорганизующий  взрывной процесс привести к формированию удивительно целесообразной Вселенной? Как получилось, что значения физических констант оказались так подобраны, будто специально создавалась возможность для возникновения и существования сложных саморегулируемых процессов, высшим из которых является разумная жизнь?

Столкнувшись с подобной проблематикой, наука утратила мировоззренческие преимущества, оказалась в ситуации, когда необходимо давать точные ответы на глобальные вопросы метафизического характера. Вот и сами физики признают: «С созданием общей теории относительности некоторые философские и религиозные (точнее богословские) проблемы стали предметом изучения физики. Среди них следует назвать вопросы конечности или бесконечности мира, его начала и конца, эволюции и многие другие…». (  Владимиров Ю. С. Между физикой и метафизикой. Книга 4. Вслед за Лейбницем и Махом. - М. : URSS, 2012. - С. 24. Этому кругу вопросов посвящен был совместный симпозиум космологов и богословов под эгидой Темплтонского общества, состоявшаяся в Италии в Понтификальной академии «Nuovi Lincei» в 2001 г. См.: Далекое будущее вселенной. Эсхатология в космической перспективе / Под ред. Джорджа Эллиса. Пер. с англ. (Серия «Богословие и наука»). – М.: Издательство ББИ, 2012 – 500 с.)

В общем-то нет ничего плохого, если ученые-мыслители высказывают философские идеи, зло в другом – в попытках выдать за научные выводы то, что является субъективным мнением, которое лишь оформлено в научные математические ризы.  Религиозная онтология свои ответы обосновывала ссылками на божественное откровение, физика предлагает абстрактные формулы, основанные на множестве произвольных допущений. На этом пути  наука вынуждена злоупотреблять математическими спекуляциями и натурфилософскими построениями. Некоторые физики даже стали называть космологию «научной фантастикой» (Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности. - М., 1972. - С. 28.) Можно сказать и сильнее: современная космология занялась мифологическим моделированием Вселенной, где в роли пресловутых слонов и черепах выступают релятивистские уравнения и стандартная теория элементарных частиц. Исследовательская работа физиков-теоретиков превращается в продуцирование все новых и новых математизированных «художественных образов» – идеологем. Эта тенденция была отмечена еще в начале ХХ века. Эрнст Кассирер одобрительно цитировал Освальда: «Если каждая входящая в формулу величина измерима сама по себе, то дело идет о действительной формуле или о законе природы … если же, наоборот, в формулу входят величины, которые не измеримы, то мы имеем перед собой гипотезу в математическом одеянии: в плоде уже есть червь», отмечая, что в математическом изложении представлены художественные образы. (Кассирер Эрнст. Познание и действительность. - М.: Гнозис, 2006. - С. 166.) В сетевом научном журнале Aeon в мае 2015 года появилась статья Роса Андерсена  под громким заголовком «Оказалась или космология в творческом кризисе?» (Позднее редакция смягчила заголовок, дабы не обижать астрофизиков: Cosmology has been on a long, hot streak, racking up one imaginative and scientific triumph after another. Is it over?). В статье говорится о позиции известного американского физика-теоретика и астрофизика Пола Стейнхардта, который настаивает, что общепринятая космологическая модель не совершенна, но манипуляции математикой позволяют совместить её с любыми наблюдениями и это без стеснения делается. (http://aeon.co/magazine/science/has-cosmology-run-into-a-creative-crisis/)

Правомерно утверждение: в современной физике можно констатировать наличие негативных кризисных явлений, которые вызваны попыткой сформировать законченную картину мира, когда недостаток знания и понимания компенсируется созданием математизированных натурфилософских концепций. А начало этому процессу было положено, когда физика для объяснения глобальной динамики Вселенной оказалась перед необходимостью использовать сугубо философские идеи, в первую очередь – принцип развития. Обращение к философскому арсеналу было продиктовано не только новыми задачами науки, но и тем, что традиционно используемые средства познания дали сбой. Наука занималась поисками природных законов, объясняющих протекание физических явлений, но обнаружила, что окружающий мир физических процессов, которые описываются законами физики, ко всему прочему еще и развивается! Однако традиционная методология физики предполагает вечность заданных свойств и неизменность фундаментальных отношений-взаимодействий, как согласовать данную установку с обнаруженной глобальной динамикой материальной Вселенной? Прежняя картина мира в классической физике полагала бесконечность времени как в прошлом, так и в будущем. Для науки это не создавало проблем – мир в любое мгновение принципиально один и тот же. Но в неклассической физике всё иначе: Вселенная возникает в некий момент, и момент её возникновения этим отличен от всех последующих (вся её история становится чередой разных физических состояний, которые надо дать в их закономерной связи). Необходимо, следовательно, иное понимание времени: не только как измеряемой длительности, одномерно-равномерной протяженности на оси временных периодов, но времени – как закономерной сложной структуры, где разница прошлого и будущего в ней самой принципиально укоренена. Однако используемые ныне упрощенные представления о развитии, как усложняющейся перегруппировке частей, и о времени, уподобленном пространственному измерению (опространствленное время – по терминологии Анри Бергсона), не способствуют решению таких задач. По общему мнению, законы физики в их современном понимании инвариантны относительно смены направления времени, иными словами – в них игнорируется направленность временных изменений от прошлого к будущему. Между тем, уже признанная в космологии направленность изменений в ходе эволюции Вселенной очевидна и бесспорна, что закреплено в метафорическом выражении «космологическая стрела времени». Вероятно, требуется отражение направленного развития, как становления самых фундаментальных основ физического бытия (развертывание их во времени вместе с самим временем). Но у физики нет опыта в решении подобных задач.

Кризисные негативные явления в современной физике, и ограниченность схем, в рамках которых используются представления о развитии, как бы намекают на необходимость радикальных преобразований. Речь идет о смене парадигмы, о реформе мировоззрения, способной поставить на месте старого понимания физической реальности, новое – с существенно иной онтологией, адекватно отражающей развитие, с логикой, предполагающей новое понимание времени. Судя по всему, прямо на наших глазах, начинается трансформация научной картины мира, а катализаторами процесса послужили философские принципы, которые ученые вынуждены были взять на вооружение, когда столкнулись с направленными процессами изменения на глобальном уровне мироздания. Как будет осуществляться смена парадигмы в физике – покажет ближайшее будущее.