Дао физики

Капра Фритьоф

Как и в мире частиц, мы найдем здесь возможность объединить структуры, порожденные переменами, в различные симметричные паттерны, как, например, в восьмиугольник из восьми триграмм, в котором противоположные триграммы характеризуются чередующимся расположением черт ИНЬ и ЯН. Интересно, что этот паттерн чем-то напоминает мезонный октет, о котором рассказывалось в предыдущей главе, противоположные позиции внутри которого занимают частицы и соответствующие им античастицы. Однако наибольший интерес для нас представляет не это более или менее случайное совпадение, а тот факт, что и современная физика, и древняя китайская философия сходятся в том, что перемены и преобразования представляют собой ПЕРВИЧНЫЙ аспект природы, а структуры и симметрии, порожденные переменами, рассматривают как нечто вторичное. Рихард Вильгельм считает, что эта идея воплощает в себе основное содержание «Книги Перемен». Обратимся

к предисловию Р.Вильгельма к выполненному им переводу «И цзин»: «Считалось, что восемь триграмм... пребывают в состоянии непрестанного видоизменения; одна преобразуется в другую подобно тому, как в физическом мире мы имеем дело с постоянными преобразованиями одних явлений в другие. В данном случае перед нами фундаментальная концепция „Книги Перемен“. Восемь триграмм — это символы, олицетворяющие изменяющиеся, преходящие состояния; образы, которые постоянно подвергаются изменениям. Главное внимание уделяется не вещам в их состоянии существования — что типично для Запада, — а движениям вещей при изменении. Поэтому восемь триграмм представляют собой не изображения вещей как таковых, а изображения их тенденций к движению» [86, 1].

Современная физика выработала аналогичный подход по отношению к «вещам» субатомного мира, рассматривая частицы как преходящие образы непрекращающегося космического процесса и перенося центр тяжести на понятия движения, перемен и преобразований.

Глава 18. ВЗАИМОПРОНИКНОВЕНИЕ

До сих пор наше изучение мировоззрения, предлагаемого современной физикой, неоднократно давало нам возможность убедиться в том, что представления об элементарных «строительных кирпичиках» материи являются безнадежно устаревшими. В прошлом эти представления были подходящей основой для описания физического мира в терминах некоторого количества атомов, описания строения атомов в терминах некоторого количества ядер, окруженных электронами, и наконец, строения ядра в терминах двух ядерных «строительных кирпичиков», протона и нейтрона. Поэтому атомы, ядра и адроны считались в свое время элементарными частицами. Однако ни одна из этих частиц не оправдала возлагавшихся на нее надежд. Частицы всякий раз обнаруживали признаки наличия внутренней структуры, и физикам оставалось только надеяться на то, что уж следующее — то поколение ученых обязательно доберется до последнего звена в этой цепочке составных частей вещества.

С другой стороны, теории атомной и субатомной физики сделали существование элементарных частиц практически невозможным. Они выявили принципиальную взаимосвязанность различных аспектов существования материи, обнаружив, что энергия движения может переходить в массу, и предположив, что частицы представляют собой скорее процессы, чем объекты. Все эти открытия обусловили необходимость отказа от старой, механистической концепции элементарных строительных кирпичиков, и все же некоторые физики сохраняют верность прежним идеалам и по сей день. Появившаяся в прошлом веке привычка объяснять строение сложных структур посредством разбивки их на более мелкие составные части настолько сильно укоренилась в западном мышлении, что поиск элементарных составляющих материи продолжается до сих пор.

Несмотря на это, в физике частиц представлено и другое, совершенно противоположное направление, исходящее из той посылки, что строение мироздания не может сводиться к каким-либо фундаментальным, элементарным, конечным единицам — таким, как, скажем, элементарные частицы или фундаментальные поля. По мнению представителей этого направления физики частиц, природу следует воспринимать в ее самосогласованности, не оставляя без внимания тот факт, что составные части материи обнаруживают согласованность друг с другом и с самими собой. Эта идея возникла в русле теории S-матрицы, а в дальнейшем легла в основу так называемой «гипотезы бутстрапа». Крестный отец и основной защитник этой гипотезы, Джеффри Чу, использовал ее для построения целой общефилософской системы бутстрапа, а также (в соавторстве с другими физиками) для того, чтобы сформулировать частную теорию частиц на языке S-матрицы. Чу посвятил описанию гипотезы бутстрапа несколько статей, которые легли в основу последующего изложения его взглядов [113-16].

Философия бутстрапа окончательно отвергла механистическое мировоззрение современной физики. Вселенная Ньютона состояла из ряда основных сущностей, обладавших фундаментальными свойствами, которые были сотворены Богом, и по этой причине не нуждались в дальнейшем объяснении и анализе. В той или иной степени эта посылка скрыто присутствовала во всех естественно-научных теориях до тех пор, пока гипотеза бутстрапа во всеуслышание не заявила о том, что мир не может более восприниматься как скопление сущностей, не подлежащих дальнейшему анализу. В контексте нового подхода Вселенная рассматривается в качестве сети взаимосвязанных событий. Ни одно из свойств того или иного участка этой сети не имеет фундаментального характера; все они обусловлены свойствами остальных участков сети, общая структура которой определяется универсальной согласованностью всех взаимосвязей.

Таким образом, философия бутстрапа представляет собой кульминационное проявление того способа мировосприятия, который в свое время лег в основу квантовой теории, постулировавшей всеобщую сущностную взаимосвязанность всех явлений, приобрел свое динамическое содержание в теории относительности и был

сформулирован в терминах вероятностей реакций в теории S-матрицы. При этом мировосприятие современной физики обнаруживает столько общих черт с восточной философией, что эти два направления человеческой мысли перестают противоречить друг другу как в общих вопросах философского характера, так и в частных вопросах строения материи.

Гипотеза бутстрапа не только отрицает существование фундаментальных составляющих материи, но и вообще отказывается от использования представлений о каких-либо фундаментальных сущностях — законах, уравнениях и принципах, — а значит, и от той идеи, которая на протяжении столетий была неотъемлемой частью естествознания. Представления о фундаментальных законах природы опирались на веру в божественные законы, которая была в высшей степени характерна для иудейско-христианской традиции. По словам Фомы Аквинского, «Существует некий вечный закон, а именно рассудок, существующий внутри сознания Бога и управляющий всей Вселенной» [60, 538].

Представления о вечном божественном законе оказали колоссальное влияние на западную философию и науку. Так, Декарт писал о «законах, которые Бог вложил в природу», а Ньютон полагал высшей целью своей научной работы сбор доказательств существования «законов, предписанных природе Богом». На протяжении трех столетий после Ньютона исследователи видели свое предназначение в выявлении и описании высших фундаментальных законов природы.

Для современной физики характерен совершенно иной подход. Ученые осознали, что все их теории, описывающие явления природы, включая и описание «законов», представляют собой продукт человеческого сознания, следствия понятийного структурирования нашей картины мира, а не свойства самой реальности. Новое мировосприятие, как и все научные теории и постулированные в них «законы природы», характеризуется ограниченностью и приблизительностью. В конечном итоге, все явления оказываются связанными друг с другом, и поэтому для объяснения одного из них нам нужно понимать сущность всех остальных явлений, что, в силу известных причин, не представляется возможным. Если нас удовлетворяет ограниченное «понимание» природы, мы можем удовольствоваться описанием только небольшой группы явлений, не обращая внимания на те явления, которые не относятся к последней. Благодаря этому нам удается описать большое количество явлений в терминах нескольких, основных из них, то есть достигнуть ограниченного понимания отдельных аспектов мироздания, избежав необходимости постигать все. В этом и заключается принципиальная особенность научного метода: все научные модели и теории представляют собой лишь приближения к истинному положению дел, но степень ошибочности при таком приближении достаточно мала, чтобы такой подход был оправданным. Скажем, в физике частиц принято не обращать внимания на силы гравитационного взаимодействия между частицами, так как они на много порядков слабее, чем силы других типов взаимодействий. Хотя ошибочность представлений, вызванная этим произвольным допущением, чрезвычайно мала, нет никакого сомнения, что рано или поздно гравитационные взаимодействия тоже должны будут учитываться при создании более точных и адекватных теорий частиц.

Таким образом, физики занимаются тем, что последовательно разрабатывают отдельные частные и приблизительные теории, каждая из которых является более точной, чем предыдущая. Тем не менее, ни одна из этих теорий не может претендовать на роль истины в последней инстанции. Подобно теориям, все постулированные в них «законы природы» не являются абсолютными и будут со временем заменены более точными формулировками. Неокончательность теорий проявляется обычно в использовании так называемых «фундаментальных констант», то есть величин, значения которых не выводятся из соответствующей теории, а определяются эмпирически. Квантовая теория ничего не сообщает о причинах того, почему электрон обладает именно такой массой, теория поля не может объяснить величину электрического заряда электрона, а теория относительности — величину скорости света. В классическом мировоззрении эти величины носят характер фундаментальных констант мироздания, не нуждающихся в дальнейшем рассмотрении и объяснении. В современном мировосприятии константам отводится куда как менее значительная роль временных, условных закономерностей, отражающих ограниченность современных научных теорий. Согласно философии бутстрапа, со временем все они получат свое объяснение — после того, как эта ограниченность будет преодолена. Таким образом, эту идеальную ситуацию можно лишь постоянно приближать, но она никогда не будет достигнута; ситуацию, когда теория не будет содержать никаких необъясненных «фундаментальных» постоянных и когда все ее «законы» будут следовать из требования общей самосогласованности.

Важно понимать, что даже такая идеальная теория неизбежно будет содержать некоторое количество необъяснимых утверждений, причем не обязательно в форме констант. До тех пор, пока теория остается научной, она использует ряд не поддающихся более точному определению понятий, из которых состоит язык науки. При дальнейшем развитии положений гипотезы бутстрапа мы оказываемся за пределами науки как таковой: "В широком смысле идея бутстрапа, несмотря на всю свою новизну и уместность, не является научной... Наука, как мы ее себе представляем, не может отказаться от своего языка, опирающегося на некий, не требующий объяснения понятийный каркас. Поэтому, с семантической точки зрения, попытка объяснения ВСЕХ понятий вряд ли может быть признана «научной» [13,762].