• 5

ВВЕДЕНИЕ

Нельзя понять, что наука представляет со-

бой на самом деле, если у тебя в голове не

сложилось идеи о том, какой науке следу-

ет быть.

Карл Поппер

Утверждение Нильса Бора можно легко проинтерпретировать в терминах

соотношения реальности «как таковой» и реальности «как она открывает-

ся нам в ощущениях». Неверно, утверждает он, думать, что физика спо-

собна раскрыть перед нами саму реальность, физика лишь раскрывает

перед нами только то, как реальность «открывается нам». Последнее

крайне важно, поскольку подчеркивается, что принципиальный субъек-

тивный характер наших ощущений невозможно исключить из контекста

даже самых точных и проверенных научных теорий. В самом общем слу-

чае мы можем предположить, что то, какой реальность предстает перед

нами, «открываясь нам» в ощущениях, может существенно отличаться от

того, какой она является «на самом деле». Таким образом, первая реаль-

ность является безнадежно субъективной, а вторая, согласно Бору, отве-

чая фундаментальному уровню нашего физического знания, также явля-

ется в некотором роде всего лишь результатом более сложного «приот-

крывания», физическое знание не является подлинным знанием о реаль-

ности.

Основной философский вопрос, экспликации которого посвящено по-

собие и который будет разбираться ниже, – это вопрос о том, способна ли

(и насколько) физика, в частности занимающаяся проблемами физики

пространства-времени, предоставить нам знание именно об объективной

реальности? Вопрос состоит не в том, что следует считать собственно

задачей физики в смысле наиболее желанной цели исследования или дос-

тижения практического результата, скорее вопрос в том, какое знание о

реальности фактически «раскрывает» физика. Каковы пределы физиче-

ского знания, ограниченные обоснованным доказательством выдвигаемо-

го знания? Как далеко мы можем зайти, следуя за физическими представ-

лениями, прежде чем погрузимся в мистицизм и оккультизм? Сколько

угодно можно спекулировать понятиями типа «объективная реальность»,

«базовое знание», «теоретическая нагруженность», «недоопределен-

ность» и т. д., но как только мы попадаем в область философии науки,

нам необходимы достаточно веские основанияаргументы, для того что-

бы опираться на физику как на науку, изучающую реальность. Если все

данные, которые мы можем почерпнуть о природе, исключительно субъ-

ективны, то тогда не окажется ли так, что все, что мы можем знать о

ней, – это лишь рефлексия по поводу собранных данных: мы можем гово-

рить о независимых данных, о независимой реальности, но эти рассужде-

ния будут бездоказательны.

Бор репрезентирует одну из возможных точек зрения, которая остав-

ляет рассуждения о реальности «за пределами» научного знания, за пре-

делами того, чем занимается физика, и если он прав, тогда единственное,

о чем способна рассказать нам физика, – это реальность «как она откры-

вается нам». Точка зрения Бора не является случайной или неожиданной,

он, вне всякого сомнения, один из гигантов физики начала ХХ в., и он,

конечно, опирается на определенные представления о сути научного зна-

ния, которые подкреплены определенными, принятыми в то время в оп-

ределенном сообществе философскими воззрениями. Однако цель нашего

анализа не столько история идей, сколько интерпретация современного

состояния знания и уровня философской рефлексии, поэтому мы искусст-

венно будем использовать точку зрения Бора скорее как обозначение для

представлений, принятых в достаточно широком направлении современ-

ной философии науки, а именно в антиреализме. Аналогично точка зре-

ния другого гиганта физики ХХ в. Альберта Эйнштейна будет обозначать

противоположные боровским представления, соответствующие програм-

ме научного реализма.

Отметим, что в свое время Бор и Эйнштейн придерживались сущест-

венно различных точек зрения на природу квантовой механики. Однако в

контексте пособия нас будет интересовать содержание не квантовой ме-

ханики, а другой фундаментальной теории современной научной картины

миратеории относительности, и в особенности то, каким образом оно

противоречит представлению Бора о физике. Эйнштейновское представ-

ление о физике более оптимистично, он утверждает, что физика способна

предоставить достаточно обоснованное знание о реальности «как тако-

вой», а не только о нашем субъективном описании природы. Физика спо-

собна предложить объективное знание о реальности, которая «находится

за» той реальностью, которая «дана нам в ощущениях».

Таким образом, мы обозначили две основные точки зрения относи-

тельно возможности построения знания о реальности. Соответственно

цель нашего исследованиявыяснить, что же все-таки отражает знание,

принятое в рамках современных представлений о пространстве-времени,

что, собственно, отражает концептуальное пространство-время специаль-

ной теории относительности (СТО) или общей теории относительности

(ОТО), либо насколько оно отражает объективную реальность? Посколь-

ку вопрос ставится в рамках философии науки, основное внимание будет

уделяться вопросам обоснования доказательства знания о реальности,

т. е. объектом нашего исследования является широко известная философ-

ская проблема соотношения теории и реальности.

Предметом нашего исследования является представление о пределах

объективного знания в физике, в частности в физике пространства-

времени. Существуют ли эксперименты, способные четко указать нам на

них, либо не является ли вопрос о пределах знания слишком философ-

ским и лежащим за пределами физики как науки? Для Бора, Эйнштейна и

многих других физика в состоянии дать обоснованный ответ на постав-

ленный вопрос. В этом смысле отдельные части физического знания

функционируют как основания для более общих и абстрактных философ-

ских построений относительно природы научного знания. Что физика

сама по себе может предположить относительно реальности, а еще лучше

относительно соотношения реальности «как таковой» и реальности «как

она открывается нам»? Еще более важен ответ на вопрос: что мы можем

знать относительно каждого из аспектов реальности? В каком отношении

физическое знание находится с физической реальностью, о которой гово-

рит Эйнштейн? Придерживается ли современная физика точек зрения

Бора или Эйнштейна относительно того, что мы можем и чего не можем

знать о реальности?

Поскольку предмет нашего исследования тесно связан с самим физи-

ческим знанием, нам не обойтись без краткого экскурса, например, в тео-

рию относительности (см. дополнение А). В настоящий момент теория

относительности (как СТО, так и ОТО) является основной теорией, опи-

сывающей природу пространства, времени и движения вещества как на

микро-, так и на макромасштабах. В рамках современной научной карти-

ны мира, по-видимому, можно говорить лишь о двух «базовых», фунда-

ментальных теориях, которые в самом общем виде полностью репрезен-

тируют все современное физическое знание о мире, – это теория относи-

тельности и квантовая механика. Данное пособие посвящено первой из

них. В любом случае, мы будем исходить из представления о том, что

корректные физические представления являются необходимым основани-

ем для постановки философских вопросов. Последнее предположение

нетривиально. Мы будем опираться на достаточно распространенную,

особенно в отечественной философии науки, точку зрения, согласно ко-

торой, обращаясь к анализу концептуальных оснований научной теории,

мы тем самым проясняем для себя ее философское содержание. Это

очень тонкий момент, затрагивающий весьма болезненную точку сопри-

косновения предмета исследования философа в области философии науки

и, например, ученого-естественника. Не следует путать философские рас-

суждения «о том, что есть» [Куайн, 2003] или о различии «явления» и

«действительности» [Рассел, 2001] и конктретно-научные рассуждения о

трудностях современной науки. Существуют физические проблемы, та-

кие как проблема сингулярности в общей теории относительности или

проблема расходимостей в квантовой механике, и в то же время есть фи-

лософские проблемы, такие как анализ нагруженности наблюдения. Го-

воря о взаимоотношении физики и философии, мы всегда можем вос-

пользоваться двумя крайностями и «опуститься» и до расселовского пол-

ного отрицания возможности влияния философии на что бы то ни было,

кроме нее самой, и до вполне экстремистского полагания философии

науки некоторым «генеральным штабом», определяющим стратегию раз-

вития физики. Читатель может придерживаться как той, так и другой точ-

ки зрения. Наша точка зрения весьма близка по духу той реалистской

позиции, анализу которой посвящено пособие: возможность философской

рефлексии над теоретическими и экспериментальными основаниями на-

учного знания ни в коем случае не является отрицанием какой бы то ни

было объективности физики или философии, или аргументом в пользу их

абсолютной истинности, она указывает на предмет исследования фило-

софии _науки и ни на что иное. На наш взгляд, бессмысленно смешивать в

данном случае философию в ее «чистом» понимании, физику и конкрет-

ную предметную область философской рефлексии, возникающую в силу

актуальности и фундаментальности мировоззренческих проблем, подни-

маемых наукой, что в равной степени относится и к результатам, которые

достигаются в этих областях знания.

Наша абстрактная цель, реализация которой выходит далеко за рамки

данного пособия, – раскрыть роль содержания моделей концептуального

пространства-времени в содержании современной научной картины мира;

тем самым мы надеемся избежать конфликта профессиональных филосо-

фов и, например, ученых-естественников и тех, кому кажется, что он что-

то понимает в философии. Прежде чем приступить к изложению мате-

риала, необходимо обозначить некоторый план нашего рассуждения, ко-

торый будет способствовать более адекватному подбору релевантных

данных и отражать представление о целях нашего исследования, что в

конечном счете существенно повлияет на заключение, как справедливо

заметил сэр Карл Поппер.

Вне всякого сомнения, пространство и время для современной науки

это геометрия. Конечно, так было не всегда. Например, для Аристотеля

физическое пространство было совокупностью именно физических

свойств, а не математических объектов, его физика вообще стремилась

избежать какой-либо геометрической интерпретации; для Рене Декарта

не существовало абсолютного пространства, которое было необходимо

геометризовывать, пространство было субстанциально и не имело значе-

ния вне материи; для Исаака Ньютона, наоборот, пространство выступало

не только в качестве свойства протяженности, но и как геометрический

вакуум, который столь же реален, как и протяженность.

Считается, что первым, кто признал необходимость математизации

физики, был Галилео Галилей; основой его представлений о пространстве

было единство физики и геометрии, провозглашенное еще в работах Ар-

химеда. Однако только со времени Герхарда Минковского, весьма удачно

предложившего геометризовать физику СТО в рамках четырехмерного

континуума событий, а возможно чуть раньше, вместе с трехмерным кон-

тинуумом, принятым в механике Ньютона, пространство и время участ-

вуют в научной картине мира именно как геометрические многообразия.

После работ К. Гаусса, Б. Римана, Г. Гельмгольца, Т. Леви-Чивиты,

Г. Вейля, А. Эддингтона, Э. Кретсмана, А. Пуанкаре, А. Эйнштейна,

Р. Карнапа и др., исследовавших процесс «измерения» неевклидовости

геометрии и пришедших к неутешительному выводу о конвенциональном

характере физической геометрии, можно было бы прийти к мысли, что

собственно наука более не нуждается в метафизических изысканиях.

Естественно, для философии подобная постановка вопроса выглядит

едва ли не оскорбительной1: представления о природе пространства и

времени исконно относились к области философских исследований,

именно здесь наука черпала свое вдохновение, пытаясь по-своему осмыс-

лить эти фундаментальные формы бытия; так было и во времена Аристо-

теля, и во времена Ньютона, и во времена Эйнштейна, и, по-видимому,

так происходит и сейчас.

Основная задача пособияанализ взаимосвязи философских идей о

пространстве и времени с фундаментальными конкретно-научными по-

ложениями. Понятно, что для продуктивного изучения философских во-

просов (приложений) современной физики в первую очередь необходимо

знать и понимать современную физику. Без этого невозможно осмыслить

вопросы, затрагиваемые в данном пособии. Несмотря на то что основным

полем нашего исследования является философия науки, в частности он-

тологические и эпистемологические проблемы научного знания в области

исследования фундаментальных представлений о пространстве и времени

(предмет достаточно сложный и неоднозначный даже для самой науки),

мы надеемся, что соблазн придать больше наукообразия нашим философ-

ским построениям не будет достаточно сильным, для того чтобы преодо-

леть требования необходимой философской точности. Этого не произой-

дет: все используемые посылки и методы, выводы и заключения относят-

ся к области философии; современная физика способна дать ответы на

интересующие нас вопросы, все наши выводы будут основаны на доста-

точно серьезном уровне понимания физики. Читателю не нужно специ-

ально изучать конкретные разделы физики или математики, но, по край-

ней мере, необходимо _некоторое стремление ознакомиться с ними, чтобы

разобраться во всех тонкостях материала.

Отбирая материал для пособия, мы ставили перед собой достаточно

широкие цели и соответствующие им задачи. Первая задачапредста-

вить в достаточно сжатом виде основные философские проблемы, свя-

занные с анализом удивительного многообразия свойств пространства-

времени, начиная с проблемы соотношения физики и геометрии и пере-

ходя к проблемам объективности, абсолютности и универсальности

свойств пространства-времени. Все они освещены в гл. 1 пособия. Затро-

нуты такие важные частные проблемы, как проблема мерности простран-

ства-времени и проблема метрических (геометрических) и топологиче-

ских свойств. Гл. 1 «Многообразие свойств пространства и времени» –

это своеобразная дань, стремление отдать должное почтенной традиции

философско-методологических исследований пространства и времени, а

также систематизировать и представить в удобном для нас виде основные

проблемы.

Здесь мы погружаем читателя в чрезвычайно важный контекст про-

блематики философско-методологических исследований структуры про-

странства-времени. Содержание этой главы является достаточно само-

стоятельным по отношению к остальной части пособия. То же на первый

взгляд можно сказать и о гл. 3. Эти главы связаны обсуждением конкрет-

ных проблем физики структуры пространства-времени, в то время как гл.

2 и 4 (так же на первый взгляд) связаны скорее дискуссией о реализме,

чем обсуждением конкретных проблем физики пространства-времени. На

наш взгляд, такой способ подачи материалачередование обсуждения

конкретных проблем, например проблемы мерности пространства-

времени, или дискретности, или непрерывности его структуры, с обсуж-

дением проблем теоретической нагруженности наблюдениякак нельзя

лучше соответствует «духу» философско-методологических исследова-

ний проблем, возникающих вследствие необходимости применения в

науке концептуального пространства-времениот конкретных проблем

физики к философской рефлексии.

В любом случае, все части пособия составлены так, чтобы каждая из

них раскрывала самостоятельный фрагмент общей картины, связующим

звеном которой является эпиграф. Основной вопрос, который мы обсуж-

даем, – вопрос о соотношении концептуального пространства-времени и

реальности. Мы не настаиваем на том, чтобы освоение материала обяза-

тельно соответствовало последовательности, изложенной в оглавлении.

Кроме того, по ходу изложения могут возникнуть вопросы, освещению

которых здесь уделяется недостаточно много внимания (по разным при-

чинам), что может потребовать от читателя самостоятельного изучения

ряда тем. В этом случае представляется полезным обращение к приведен-

ному в конце пособия списку литературы, изучение которой поможет бо-

лее глубоко погрузиться в проблематику.

Вторая задача, которую ставил перед собой автор, – представить чита-

телю основные современные фундаментальные концепции пространства-

времени (в первую очередь специальную и общую теорию относительно-

сти), опираясь на логическую взаимосвязь основных фундаментальных

теоретических предпосылок и оснований каждой из них, и имеющиеся

эмпирические и теоретические данные в пользу обоснования и принятия

этих концепций, для того чтобы перейти собственно к обсуждению ос-

новного философского вопросавопроса о возможности знания о реаль-

ности «как таковой» (в том виде, как оно представляется в рамках этих

теорий), а не о реальности «как она открывается нам в ощущениях»2. Вы-

полнению этой задачи посвящена гл. 2 «Феномен и реальность», в кото-

рой, с одной стороны, раскрывается проблема соотношения физики и фи-

лософии, делаются вводные замечания по проблемам реализма и анти-

реализма в современной философии науки (§ 2.1 «Физика и философия»),

с другойобсуждается проблема нагруженности наблюдений (§ 2.2 «Ре-

альность «как она нам дана»), и наконец, раскрывается содержание про-

блемы реалистской трактовки утверждений теории относительности в

контексте основного поставленного нами философского вопроса (§ 2.3

«Теория относительности и реализм»). Заключительный параграф второй

главы (§ 2.4 «Реализм и антиреализм») посвящен обсуждению проблемы

соотношения концептуальной модели и реальности в контексте противо-

стояния реализма и антиреализма.

Третья задача, решению которой гл. 3 «Модель дискретно-

непрерывной структуры пространства-времени», – представить одну из

наиболее интенсивно развивающихся сейчас, чрезвычайно перспектив-

ных гипотез структуры пространства-времени. В последнее время публи-

куется большое количество работ, авторы которых рассматривают вари-

анты модификации специальной теории относительности за счет введе-

ния в ее аппарат той или иной дополнительной релятивистски-

инвариантной величины [Amelino-Camelia, 2001, 2002а, 2002б, 2002в;

Maguejo, Smolin, 2002; Kowalski-Glikman, Smolin, 2004]. Причины необ-

ходимости такого «расширения» теории в философско-методологическом

плане, за редким исключением, оформлены недостаточно содержательно.

В работах В. В. Корухова и О. В.Шарыпова вводится представление о

расширенной специальной теории относительности, которая является

своеобразным пределом, ограничивающим область применимости «спе-

циальной», посредством представления о конечных пределах изменения

значений всех физических величин, используемых механикой, набором

предельных и инвариантных значений планковских параметров соответ-

ствующих величин [Корухов, Шарыпов, 2005, 2006; Korukhov, Sharypov,

2005]. На наш взгляд, модель «расширенной» теории в философско-

методологическом плане уже получила достаточно хорошее обоснование,

начиная с обоснования особой роли, которую в ее построении должны

играть фундаментальные физические постоянные, продиктованного ħcG-

принципом, и заканчивая иллюстрацией того, что принципиальная мо-

дель пространства-времени «расширенной» теориимодель релятивист-

ского инвариантного эфирасвободна от традиционных противоречий в

описании движения в рамках дискретных или непрерывных моделей

структуры пространства [Корухов, 2002]. Все это позволяет более внима-

тельно рассмотреть философско-методологические основания тех теоре-

тических представлений, которые, по нашему мнению, способны в даль-

нейшем сформировать совершенно новый взгляд на мир.

Наконец, в гл. 4 «Научный реализм в эпоху возрождения эфира» все, о

чем сказано выше, используется как основание в пользу собственной,

глубоко реалистской по духу позиции в отношении пространства-

времени и особенно его структуры на планковских масштабах. Совре-

менная физика, безусловно, дает достаточно оснований для укрепления

наших убеждений в том, что мы можем узнать нечто достоверное об объ-

ективной реальности, но это не означает, что мы можем познать все. В

частности, наш доступ к познанию реальности всегда будет зависеть от

концептуальной структуры, которую мы налагаем на него. Научные тео-

рии всегда будут оставаться попытками дать истинное описание незави-

симой от сознания объективной реальности, где истина будет означать

отношение между языком и реальностью, а представление о реальности

всегда будет формироваться хорошо проинтерпретированной научной

теорией.

В § 4.1 «Маргинализация явлений» приведена основная, на наш

взгляд, характеристика современного этапа развития фундаментальной

науки. Угроза «иронизации» (Дж. Хорган) естествознания действительно

велика, поэтому обсуждение вопросов обоснования знания становится все

более своевременным. В § 4.2 «Эмпирицизм против реализма» и § 4.3

«Окончательный аргумент в пользу научного реализма» приводятся ар-

гументы в пользу выбора именно реалистской точки зрения на проблему

мотивации научного исследования. Поскольку эмпирическая интерпрета-

ция результатов современных фундаментальных теорий затруднена, пред-

почтение истины как показателя успешности и как основания для

мотивации дальнейших научных исследований перед другими показате-

лями, которые предлагает антиреализм, является более обоснованным,

отвечающим требованиям современной фундаментальной науки. По сути,

анализ проблемы мотивации является ключевым моментом интерпрета-

ции «иронического» по духу характера современных фундаментальных

исследований в условиях, когда эмпирическая проверка следствий теории

затруднена или невозможна. Последний § 4.4 «К вопросу о реалистской

интерпретации релятивистского эфира» возвращает нас в контекст со-

временных исследований по философским проблемам физики простран-

ства-времени и знакомит читателя с наиболее острыми проблемами, ре-

шение которых еще только предстоит.

Необходимо признать, что значительную часть пособия составляет об-

суждение проблем реализма. Тому есть несколько причин. В контексте

основного вопроса о соотношении концептуального пространства-

времени и реальности в настоящее время реализм является, на наш

взгляд, единственной достаточно «живой» философской концепцией, ко-

торая релевантна обсуждаемым проблемам. Читатель может заметить, что

приведенные выше рассуждения о необходимости принятия во внимание

существования объективной реальности могут быть (и были) с успехом

эксплицированы в рамках материалистической диалектики [Материали-

стическая диалектика, 1981–1984]. Однако в настоящей работе нами соз-

нательно предпринимается попытка ограничить предпосылки. В наших

более ранних работах [Головко, 2002] в ходе анализа развития научного

знания мы не раз обращались к методологии, включающей представления

о системе методологических принципов научного познания [Симанов,

2001], на наш взгляд, основному результату развития отечественной фи-

лософии науки. В настоящей работе предпринята попытка, с одной сто-

роны, ослабить чрезмерно сильный, по нашему мнению, характер ряда

эпистемологических допущений, принятых в этой системе (основным из

которых является существование методологического принципа и харак-

терной модели развития научного знания), а с другойусилить и конкре-

тизировать аргументацию в пользу принятия именно развиваемой нами

модели развития научного знания в области анализа принципиально не-

наблюдаемых физических объектов, таких как кварк, струна, брана, план-

кеон и др. (что, конечно, не отрицает значимости диалектико-

материалистических представлений для анализа проблемы соотношения

физики и философии).

Являясь сторонником научного реализма, автор данной работы отда-

вал себе отчет в том, что поднимаемые в пособии вопросы будет сложно

адекватно переинтерпретировать в контексте именно научного реализма3,

поэтому мы ограничились рассмотрением самых общих проблем реализ-

ма, в частности проблемы разделения метафизических и эпистемологиче-

ских вопросов в контексте противостояния общих доктрин реализма и

антиреализма. Конечно, избежать влияния собственной субъективности и

оставаться беспристрастным удавалось не всегда. Однако, несмотря на

предпочтение реализма, большое внимание уделяется разбору аргумента-

ции именно антиреализма. Иногда даже может показаться, что антиреа-

лизму «есть что сказать» (см., например, § 2.2). Аргументы антиреали-

стов, представленные, в частности, в § 2.2, существенно отличаются от

точки зрения автора (см. гл. 4). Впрочем, для составления более полного

представления о предмете споров всегда полезно немного «поиграть на

чужом поле». В любом случае, данное пособие не является собственно

пособием по реализму, в частности, специально был использован термин

«метафизика» для обозначения онтологических предпочтений, что, ко-

нечно, нельзя считать полностью оправданным. Тем самым мы подчерки-

ваем вводный уровень данного пособия в проблематику реализма, сам

онтологический реализмэто достаточно строгая философская концеп-

ция, что, однако, в данном случае не является принципиально важным.

Существует еще одна причина для более серьезного отношения к ан-

тиреализму. Следует признать, что антиреализм достаточно широко рас-

пространен, более того, принят в сообществе самих ученых, о чем свиде-

тельствует, в частности, полемика Бора и Эйнштейна, а также наш опыт

преподавания философии аспирантам физических и математических спе-

циальностей СО РАН. Говоря о соотношении концептуального простран-

ства-времени и реальности, философ _фактически пытается навязать фи-

зику реализм, для того чтобы построенная картина реальности выглядела

более логичной и строгой с онтологической точки зрения, однако сам фи-

зик, опираясь на реальную практику научного исследования, не всегда

готов это принять, и это надо признать.

Надеемся, что точка зрения на проблему соотношения концептуальной

модели и реальности, изложенная в данном пособии, будет полезна чита-

телю и послужит отправным пунктом для дальнейших исследований по

реализму. На наш взгляд, именно научный реализм является адекватной

философской платформой для анализа многих теоретических проблем,

связанных с интерпретацией пространства и времени, возникающих, в

частности, в ходе применения в научной практике концептуальных про-

странства и времени.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я