Современная космология: философские горизонты

Коллектив авторов

Надо согласиться, что логика Ли Смолина вполне понятна. Хотелось бы, однако, уточнить, что из нее действительно следует, что имеет смысл искать модели квантовой гравитации, где время играет фундаментальную роль, но не следует, что более общие модели, где время возникает только эффективно, недопустимы. Поэтому в данном случае его выводы никак не ограничивают свободы в выборе направления исследований.

Ли Смолин высказывает еще несколько интересных мыслей. В частности, раз время играет фундаментальную роль, то Ли Смолин предлагает серьезно рассмотреть возможность того, что фундаментальные законы явно зависят от фундаментального времени. Эта идея вызывает возражение. Дело в том, что даже если Вселенная строго единственна, в ней нет никакого единого фундаментального времени, от которого могли бы зависеть фундаментальные законы. ОТО, описывающая динамику Вселенной, допускает хорошо определенное понятие собственного времени для каждого отдельного наблюдателя, и это время действительно может быть в каком-то смысле фундаментальным, но единое универсальное время для обще-релятивистской системы, вообще говоря, не определено. Действительно, если говорить о нашей Вселенной, то,

например, время вблизи поверхности нейтронной звезды и в межгалактическом пространстве течет совершенно по-разному, хотя Вселенная для них — одна. Можно привести и другие примеры. Космологическое время можно ввести лишь в некотором приближении благодаря тому, что Вселенная является приближенно однородной и изотропной. Его можно связать, например, с масштабным фактором или с температурой реликтового излучения, которая в однородных и изотропных моделях однозначно связана с масштабным фактором. Именно использование температуры реликтового излучения в качестве космологических часов позволяет легко убедиться, что точного космологического времени не существует. Проблема состоит в анизотропии реликтового излучения. В каждой точке пространства нет какой-то одной единой температуры, но она зависит от того, в каком направлении вы посмотрите. Относительная величина этой анизотропии составляет несколько стотысячных — это и есть степень приближенности понятия единого космологического времени. Это приближение является довольно грубым, и отклонения легко измеримы. Такое время не может быть параметром для фундаментальных законов, так как само не фундаментально, а другого фундаментального времени в нашей Вселенной, видимо, нет.

Очень интересно и остроумно Ли Смолин рассматривает физическую природу математики, которая также связывается с существованием фундаментального времени. Этот вопрос, однако, выходит за рамки настоящей статьи, и мы отсылаем заинтересованного читателя к оригиналу [174] .

Подводя итоги обсуждения, еще раз отметим, что методы, используемые в современной космологии и квантовой гравитации, де факто уже вышли за пределы стандартной научной методологии физики, основанной на принципах наблюдаемости и воспроизводимости эксперимента. В этой статье мы попытались лишь явным образом зафиксировать этот выход. Нетрадиционная методология означает ослабление (или размывание) эмпирической базы новых направлений физики по сравнению с ее традиционными разделами, и это есть та цена, которую приходится платить за возможность более глубокого понимания природы. Однако следует подчеркнуть, что ослабление эмпирической базы не означает ее отсутствие. Так, например, важным эмпирическим критерием, позволяющим в принципе разделять квантовые теории гравитации друг от друга, является проверка Лоренц-инвариантности [175] . Однако в новых условиях заметно возрастает роль таких внеэмпирических критериев истинности, как самосогласованность и красота теории.

174

Smolin Lee. The unique universe. 2009. http://physicsworld.com/cws/ article/indepth/39306

175

' Smolin Lee. How far are we from the quantum theory of gravity? 2003. arXiv: hep-th/0303185v2

Статья Ли Смолина [176] является чрезвычайно ярким примером того, что получается, если и в космологии стараться строго придерживаться традиционной методологии. По нашему мнению, такой путь, хотя и логически допустим, непродуктивен. Более продуктивным путем является явное расширение традиционной методологии с фиксацией соответствующих обобщенных методологических принципов, что мы и попытались отразить в данной работе. Еще раз подчеркнем, что для каждого исследователя выбор методологической базы является предметом соглашения, и правильность того или иного выбора не может быть доказана чисто логически.

176

Smolin Lee. The unique universe. 2009. http://physicsworid.com/cws/ article/indepth/39306.

В заключение заметим, что представления, содержащиеся в настоящей статье, требуют дальнейшего уточнения и развития. В частности, смысл ряда введенных понятий мы смогли пояснить лишь на конкретных примерах их использования, и более точные и общие определения ждут своей формулировки.

Автор выражает благодарность участникам круглого стола «Философские проблемы космологии» 2008–2009 гг. в ИФРАН за плодотворное обсуждение вопросов, рассмотренных в данной статье, и В.В. Казютинскому за предложение написать саму статью. Хочется отметить, что автор начал обдумывать эти вопросы именно в ходе заседаний круглого стола, и некоторую завершенность соответствующим мыслям попытался придать в ходе подготовки статьи.

В.Д. Эрекаев

ОНТОЛОГИЯ КВАНТОВОЙ КОСМОЛОГИИ

1. Философия и современная фундаментальная физика

В современной фундаментальной теоретической физике исследования проводятся по нескольким возможным путям. Во-первых, теоретик «плотно» работает с формализмом: он анализирует математические выражения, решает уравнения, ищет связи между их составляющими и т. д. Во-вторых, теоретик не должен забывать об эмпирических данных и их анализировать, пытаясь обнаружить закономерности и эмпирические законы, а также связь с самыми абстрактными теоретическими конструкциями. В-третьих, в своих исследованиях физик должен почаще обращаться к основаниям физики, в том числе к философским (метафизическим), поскольку «Наука без философии слепа…». Как бы на практике кто к философии не относился, но она действительно является «лесами» научного познания, «острием копья», или «невидимой рукой» помощи, протягивающейся к теоретику «из тумана» фундаментальных физических проблем [177] . Естественно, что для решения проблем современной фундаментальной физики требуются философы физики и философствующие физики, способные в итоге объединить в своем творческом методе все три пути.

177

Шредингер Э. Мой взгляд на мир. М., 2005. С. 13.

В данной работе предпринимается попытка рассмотреть проблематику, несомненно, качественно своеобразного уровня (физической) реальности — квантовой Вселенной — с точки зрения концептуальных, философских оснований.

Онтология [178] прошла длительный исторический путь своего содержательного формирования. В классической философии наряду с гносеологией, методологией, логикой, этикой и др. она являлась базовым компонентом различных философских систем. Сам термин «онтология» был введен в XVII в. в качестве эквивалента понятию «метафизика», и во всей классической философии онтология, как правило, содержательно совпадает с метафизикой. В эволюции классической онтологии могут быть выделены два направления. С одной стороны, онтология понимается как метафизика и разворачивается в рамках трансцендентального: стоящее за внешними проявлениями мира внечувственное Бытие элеатов; платоновская концепция эйдосов (мир идей) как идеальных сущностей — образцов земных объектов; трактовка бытия как этапа развития Абсолютной идеи у Гегеля и др.

178

Онтология (греч. on, ontos — сущее, logos — учение) — учение о бытии.

С другой стороны, параллельно этой интерпретации онтологии развивается ее трактовка как философии природы, возвращающая термину его изначальное смысловое значение и ориентированная на получение позитивных знаний о природе, исходя из нее самой: наивный реализм раннеантичных космогоний; натурализм философии Возрождения; ориентированная на тесное взаимодействие с естествознанием философия природы Нового времени и т. п. [179] .

В современной (неклассической) философии под онтологией нередко понимают интерпретации различных способов бытия. При этом, сохраняя свое значение учения о бытии, понятие онтологии стало достаточно плюралистическим в отношении конкретного наполнения его содержания. Например, значительное внимание уделялось связи бытия с сознанием и языком [180] .

179

Новейший философский словарь. Минск. 2003.

180

В частности, см.: Куайн В. Онтологическая относительность // Современная философия науки. Под ред. А.А.Печенкина. М., 1996. С. 40–61.

В физической проекции онтологию можно (хотя и не совсем полно) понимать как учение о наполненности бытия определенной субстанциональностью и объектностью, а также о способах и формах бытия соответствующих объектов физического мира самой различной природы. Так, например, в квантовой физике, которая является одним из основополагающих элементов квантовой космологии, широко используются такие понятия, как квантовые онтологии и квантовая реальность. Поскольку квантовая теория описывает принципиально новую область физической реальности, постольку постоянно предпринимаются попытки более адекватного описания этого радикально нового уровня бытия.

Физически содержательно квантовую онтологию можно, например, раскрыть через приведенные ниже фундаментальные характеристики квантовой реальности, которые специфику квантового мира и его особенности, выражают специфические способы бытия квантовых объектов:

1) квантованность физических величин (действия, величина спина, энергии, пространственное квантование, заряды и т. д.); 2) принципиально вероятностный характер физических событий и предсказаний; 3) индетерминизм, 4) корпускулярно-волновой дуализм; 5) существование радикально нового фундаментального физического объекта — волновой функции [181] ; 6) бестраекторность движения квантовых частиц; 7) дополнительность некоторых фундаментальных свойств; 8) взаимозависимая неопределенность некоторых пар физических величин; 9) «Ссылки на лежащую в основании реальность исключены». «Мы не в состоянии описать, что происходит в промежутке между этим наблюдением и последующим» (В. Гейзенберг) (одна из интерпретаций КМ); 10) спонтанный характер квантовых процессов (распад ядра и др.); 11) наличие специфических квантовых корреляций; 12) квантовая несепарабельность; 13) квантовая нелокальность; 14) многомировая структура реальности (одна из интерпретаций); 15) пропенситивность (предрасположенность) квантовых событий (Поппер К.); 16) холистическая природа микромира (одна из интерпретаций)и др.

181

Вопрос о физической природе волновой функции так окончательно и не решен. В разных интерпретациях КМ существуют различные ответы на этот вопрос.

Можно также привести список особенностей, характеризующих релятивистские онтологии. Для построения онтологии квантовой Вселенной необходимо совместить специфику квантовой и релятивистской онтологий. Именно в этом и состоит концептуальная трудность построения теории квантовой гравитации, которая в объектной репрезентации соответствует квантовой космологии. С другой стороны, имеются серьезные сомнения в том, что сегодня уже существуют соответствующие фундаментальные идеи, необходимые для описания этого уровня реальности. Вопрос в том, насколько далеко могут быть экстраполированы имеющиеся в современной науке представления.