В статье обсуждаются концептуальные основания физики элементарных частиц. «Проблема понимания» в физике рассматривается как проблема логико-философского анализа языка физики и его использования в познавательных действиях. Подчеркнута ключевая роль онтологических допущений в процессе формирования понятийного содержания теоретических гипотез. Автор считает важным обратить внимание на два пункта. (1) Ограниченность того онтологического опыта, на который опиралась классическая физика в конце XIX в. Соответственно, необходимость онтологического обобщения практического опыта последнего столетия, проявившего новые, ранее не бросавшиеся в глаза аспекты реальности. (2) Логическая противоречивость «классических» онтологий, связанная прежде всего с проблемой предела делимости субстанции и с проблемой дальнодействия, на что всегда обращала внимание философская мысль.

Автор считает, что новый взгляд на природу частиц, предлагаемый теорией струн, если рассматривать ее не как чисто математическую конструкцию, а как теоретическую гипотезу в физике, влечет радикальный пересмотр прежних онтологических оснований физики. Обсуждаются некоторые возможные следствия такого радикального онтологического поворота.

The paper discusses conceptual foundations of the particle physics. This theme is examined in connection with problem of logical and philosophical analysis of physical language and its usage in cognitive procedures. The author emphasizes crucial part of the ontological assumptions in theoretical concepts formation. We consider two issues to be the most important. (1) Scantiness of the ontological experience which classical physics used at the end of the XIX century. Therefore it is necessary to generalize ontological experience of industrial and scientific activity of the previous century, which demonstrated new, not noticeable in former times, aspects of reality. (2) Logical inconsistence of «classical» ontologies which is connected first of all with two problems: the problem of substance fissionability and of action at a distance. It is essential that philosophy pointed out these problems long ago.

String theory suggests a new concept of particle nature. The author is certain that this concept demands radical revision of former ontological foundations of Physics. The paper discusses some important consequences of such revision.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: физика частиц, логико-философский анализ, язык физики, онтологические допущения, теория струн.

KEYWORDS: particle physics, logical and philosophical analysis, physical language, ontological assumptions, string theory.

Дело подходит к логическому концу… В общем, наступает большой “Стоп”, и мы, изучая дальше структуру мира, вынуждены всё меньше бить молотком, а всё больше применять мозги.

                                         А. Семихатов

Не только недостаток материальных средств, но и здравый смысл заставляет в ближайшие десятилетия полагаться на силу разума, а не эксперимента при обсуждении основ мироздания.

                                          А.Ю. Морозов.

1. Физика частиц – «кризис понимания»

Начало прошлого века в истории физики характеризуется словом «революция». Её содержанием была принципиальная смена использовавшихся в физике объяснительных парадигм. Точнее – вынужденный отказ в физике частиц от тех объяснительных парадигм, которые сложились в науке к концу XIX в. Нет нужды входить в подробности – за истекшее столетие об этом написаны многие тысячи страниц. Сошлемся лишь на К. Поппера, мыслителя, много раз демонстрировавшего неподверженность влиянию модных догм и научных мифов. В работе «Квантовая теория и раскол в физике» он характеризует концептуальное состояние пореволюционной физики, сохраняющееся, впрочем, и до настоящего времени, как «кризис понимания». Это критическое определение отнюдь не равнозначно неприятию или сомнению в достоверности и ценности полученных в квантовой физике результатов. Физика в целом и физика частиц в особенности – замечательный образец достойного и весьма результативного сотрудничества многих лучших умов. Что не исключает, а наоборот, предполагает наличие трудных проблем, в частности, концептуальных проблем, которые до сих пор открыты и ждут решения.

Физика всегда была и остается эталоном научной строгости как в отношении полноты математического анализа описываемых явлений, так и в отношении логической ясности используемого языка. На первый взгляд, это картина полного концептуального благополучия. Но, к сожалению, не все являет столь благостную картину. Познавательная ситуация, сложившаяся в фундаментальной физике, весьма специфична. То, что произошло с физикой микромира в начале XX в., можно квалифицировать как десубстанциализацию физики. На вопрос что изменяется? что «колеблется»? когда речь идет, скажем, об электромагнитных колебаниях, физика до недавнего времени предлагала малосодержательный ответ – “изменяется электромагнитное поле”. Малосодержательный, потому что наличие колеблющейся субстанции в данном случае предпочитали не обсуждать. На вопрос о том, колебания чего обуславливают дифракцию электронов, предлагался еще более обескураживающий ответ: "дифракция обусловлена волнами вероятности". Возник и до сих пор продолжает ощущаться некий концептуальный дискомфорт. Видимо, профессионал, желающий популяризировать свою дисциплину, пытаясь донести суть происходящего в своей профессии до просто образованного и не посвященного во внутрицеховые мистерии человека, никогда еще не испытывал таких трудностей и мучений, какие он испытывает в области физики частиц. Факт состоит в том, что объяснения, адресованные широкой публике, становятся все менее внятными и все более метафорическими, используемые аналогии все дальше отходят от исходного материала. Во всем этом видно какое-то глубокое концептуальное неблагополучие.

Физиками, в том числе многими из создателей неклассической физики, был поставлен и активно обсуждался вопрос о возможности и границах использования для осмысления явлений микромира категориального аппарата, сложившегося в классической науке, т.е. тех понятий и представлений, которые соответствуют всему практическому опыту человечества и имплицитно фиксированы в естественном языке.

Это приводит к мысли, что кризис понимания в физике – это проблема языка, требующая не столько специально научных исследований, сколько языковой рефлексии. Концептуальное обсуждение проблемы при условии, что такое обсуждение контролируется дисциплиной научного мышления, становится тем более актуальным, чем в большей степени развитие математического аппарата фундаментальной физики начинает мотивироваться его внутренней логикой, а не интуитивно ясными физическими моделями. Возникший в физике кризис понимания, вообще говоря, нельзя считать полной неожиданностью, если посмотреть на него с более широкой точки зрения – точки зрения всей предшествующей истории человеческой мысли. На логические противоречия, спрятанные в объяснительных парадигмах научного знания, указывали мыслители со времен античности. В Новое время Кант специально сосредоточил на этом внимание, обостренно формулируя тезисы и антитезисы «антиномий чистого разума». И в частности:

Тезис: Всякая сложная субстанция в мире состоит из простых частей, и вообще существует только простое или то, что сложено из простого.

Антитезис: Ни одна сложная вещь в мире не состоит из простых частей, и вообще в мире нет ничего простого [Кант 1964 III, 410–411].

В такой форме Кантом был переформулирован извечный вопрос о пределе делимости субстанции. Есть такой предел или субстанция делима бесконечно? Имеет ли конец отношение состоит из? Если предел есть, то что является первичной субстанцией? Что первично – дискретный объект, либо континуум? Два умозрительных варианта ответа на последний вопрос были предложены, собственно говоря, очень давно: апейрон Анаксимандра Парменида и атомы Демокрита. Кант лишь показал, что простого ответа на вопрос о пределе делимости быть не может.

Еще одна вечная проблема – природа взаимодействия тел. Ньютон постулировал закон всемирного тяготения, но сознательно отказался (и совершенно правильно для тогдашнего состояния науки!) от каких-либо научных объяснений его механизма. Но это не значит, что существование механизма взаимодействия им отвергалось. В знаменитой переписке Лейбница с Кларком первый пишет: «Притяжение тел как действие на расстоянии и без всякого связующего средства… является сверхъестественным». И здесь оказывается, что обе стороны, по существу, согласны. Кларк, выступая от имени Ньютона, отвечает: «Взаимное притяжение двух тел без какого-нибудь посредника на самом деле есть не чудо, а противоречие, ибо при этом допускается, что тело действует там, где его нет. Однако средство, с помощью которого два тела притягиваются, может быть невидимым, неосязаемым и принципиально отличающимся от механизма (курсив мой. – В.Р.), но оно все-таки может быть названо естественным из-за своего регулярного и постоянного способа действия…» [Полемика Лейбница… 1960, 59, 66]. Действительно, лучше не скажешь!

2. Струнная гипотеза – кризис понимания преодолевается?

Принятая профессиональным сообществом теория фундаментальных частиц – это так называемая Стандартная модель. Стандартная модель принимает как эмпирическую данность (как постулируемые "внешние параметры") существование известной номенклатуры элементарных частиц, обладающих определенным набором свойств: массой, электрическим зарядом, спином, кварковым цветом и др. Внешними параметрами являются и константы, характеризующие относительные интенсивности электромагнитного, слабого и сильного взаимодействия. Частицы рассматриваются именно как носители некоторого набора свойств; о внутренней их структуре речь не идёт. Основная задача Стандартной модели – описывать и предсказывать способы взаимодействия частиц при их столкновениях, а также процессы превращения частиц. Модель устанавливает запреты и разрешения, относящиеся к взаимодействию частиц, формулируя законы сохранения для разных свойств (помимо сохранения энергии и импульса, например, сохранение заряда и спина) через постулирование разных типов симметрии, которые не могут нарушаться при таких превращениях. Соответственно, основной эмпирический базис стандартной модели – наблюдение столкновений частиц при все более высоких энергиях, отсюда – настойчивое стремление строить все более мощные ускорители частиц.

В Стандартной модели не ставится задача объяснить, почему имеется именно такой набор простейших частиц: электрон, электронное нейтрино, u-кварк, d-кварк (семейство 1); мюон, мюонное нейтрино, c-кварк, s-кварк (семейство 2); тау, тау-нейтрино, t-кварк, b-кварк (семейство 3); плюс 4 типа бозонных частиц (включая фотон) – переносчики взаимодействий.

Что подлежит дальнейшему объяснению в фундаментальной физике? Сама эта номенклатура, как и вся совокупность постулируемых стандартной моделью внешних параметров, может быть квалифицирована как совокупность требующих объяснения эмпирически установленных фактов, как «наблюдаемое» – то, что надежно установлено в соответствии с научными стандартами получения и проверки знаний. Сюда же можно отнести проблему «конфайнмента» – объяснение того, почему кварки существуют лишь в составе адронов и не наблюдаются в качестве отдельно существующих частиц.

Объяснение здесь может означать только одно – выдвижение гипотез, описывающих способ существования и взаимодействия частиц. Эту функцию попыталась взять на себя теория струн. «Теория струн… утверждает, что… каждая из частиц является не точечным образованием, а состоит из крошечной одномерной петли… Теория струн говорит, что все наблюдаемые свойства элементарных частиц… являются проявлением различных типов колебаний струн… Каждая из разрешённых мод колебаний струны в теории струн проявляется в виде частицы, масса и заряды которой определяются конкретным видом колебания» [Грин 2007, 18–19].

Если трактовать «струну» не как чисто математическую конструкцию, а полагать, что она есть некоторый субстанциально существующий объект, то очевидный вывод таков. Полагая, что частицам соответствуют некие колебательные моды струны, мы тем самым должны принять, что струна существует и при отсутствии этих колебательных мод, в невозбужденном, «стационарном» состоянии, т.е. при отсутствии частиц. Тем самым принятие гипотезы струн с логической неизбежностью ведет к принятию определенной концепции «пустой среды» («физического вакуума», если угодно, «эфира»). Другое дело, что это невозбужденное состояние не следует мыслить как состояние, лишенное всякого движения. Но это движение, существующее вне доступного для нас мира частиц и проявляющее себя в нем в форме случайных флуктуаций, обнаруживающих себя как частицы, возникающие «из ничего» или исчезающие «в никуда».

Еще один критический вопрос – что в таком случае представляет собой перемещение частиц в пространстве? Перемещаются сами возбужденные струны, либо перемещение частицы представляет собой последовательную передачу возбуждения от одной струны к другой, так что сами струны в отношении этого движения остаются неподвижны? Понятно, что тот или иной ответ на этот вопрос принципиально меняет картину мироздания.

Теория струн пока с точки зрения большинства физиков, собственно говоря, не теория, а лишь спекулятивная математическая гипотеза [Грин 2007, 21–22; Морозов 1992, 94]. Тем не менее "гипотеза о фундаментальных струнах — лучшее, что породил разум для этих целей" [Морозов 1992, 95]. И если все же допустить ее справедливость, то можно сказать, что концептуальное осмысление теории струн ведет к радикальной смене объяснительных парадигм в фундаментальной физике. Далее эта мысль будет развернута более подробно. Но сначала будет полезно представить некоторое философское резюме, касающееся понимания роли языка в познавательной деятельности вообще.

3. Познание и язык

В обычной научной деятельности язык выступает как априорное условие познания. Это, собственно, самое первое, изначальное орудие познания. Речь здесь как о естественном языке в целом, так и о выделившихся из него профессиональных подъязыках. Язык позволяет строить утверждения, именно он является источником любого содержания в науке. Одновременно язык является побуждением к исследованию, предоставляя возможность и стимулируя задавать вопросы: почему? как? что движется? где и когда происходит? из чего состоит? и т.д.

В «обычной» научной жизни ученый смотрит на изучаемый материал сквозь язык, не замечая его, бессознательно пользуясь им как естественным, присущим ему орудием познания, таким же как, скажем, рука или глаз. И никакая рефлексия здесь вообще не требуется, мысль о ней даже не возникает. Но это лишь пока и поскольку не возникает вопросов к самому языку – о смысле исходных понятий (что такое частица, что такое поле, что такое число), а также относительно осмысленности тех или иных языковых выражений (скажем, кривизна или дискретность пространства), о выводимости одних утверждений из других. И в таком случае вопросы о том, как устроен язык, как определяется то или иное понятие, каковы правила построения тех или иных выражений, становятся очевидными и требуют рассмотрения. В такой ситуации возникает потребность в языковой рефлексии, язык сам становится объектом анализа.

В теории познания принято говорить о двух уровнях, на которых функционирует язык и реализуются познавательные процедуры. Если двигаться «снизу вверх», различают:

(1)            Эмпирический (феноменологический) уровень – наблюдение, эксперимент и, соответственно, «язык наблюдения».

(2)            Теоретический уровень, задача которого систематизировать и объяснять фиксируемые на эмпирическом уровне факты – соответственно, язык «теоретических конструктов».

Существенно то, что только на теоретическом уровне и происходит конструирование принципиально новых научных понятий. Если же мы хотим сосредоточить внимание на механизмах этого конструирования, необходимо явно зафиксировать третий, менее очевидный уровень:

(3)            Онтологический уровень, определяющий тот запас общих понятий, схем высказываний, и объяснительных парадигм, которые может использовать теория.

Эти три уровня требуют определенных пояснений.

Эмпирическое знание формулируется в готовых, логически отработанных, узаконенных наукой понятиях. Если есть понятия, можно строить высказывания независимо от возможности проверить, верны они или нет. Теоретическое знание возникает как результат построения новых, первоначально гипотетических понятийных систем, посредством которых вводятся неизвестные ранее «ненаблюдаемые» объекты и постулируются связи между ними. Это молекулы, элементарные частицы, клетки, гены, мотивы поведения и т.п. Границы между теоретическим и эмпирическим знанием исторически подвижны. По мере развития науки, по результатам разносторонней и многократной опытной проверки, гипотетически постулируемые теоретические системы и введенные ими понятия переходят в область достоверного знания и таким образом включаются в эмпирический базис науки. Скажем, гены, вокруг которых в свое время кипели нешуточные страсти, со временем превратились в предмет экспериментального изучения и даже рутинной регистрации. Далее на этом новом эмпирическом фундаменте выдвигаются и становятся объектом проверки новые теоретические гипотезы («гипотетико-дедуктивный метод»). Следовательно, в противопоставлении эмпирическое – теоретическое устанавливается граница между теми понятиями, содержание которых у научного сообщества не вызывает никаких сомнений, и теми, которые еще рассматриваются как гипотетические и требующие дальнейшего анализа и проверки путем соотнесения с эмпирическим базисом.

Создание теории происходит обычно в два этапа. Первый – это концептуальное описание новой гипотетической реальности (газ состоит из упруго соударяющихся молекул, живой организм состоит из клеток…). Далее может следовать математическое оформление концептуального описания (в физике чаще всего в виде дифференциальных уравнений), что позволяет делать количественные предсказания и/или на теоретическом уровне воспроизвести ранее экспериментально установленные количественные соотношения измеримых характеристик. В этой схеме концептуальное описание мотивирует выбор именно такого, а не иного математического аппарата.

В неклассической физике эта схема оказалась нарушенной. С концептуальными описаниями, начиная с квантовой механики, возникли проблемы. Математический аппарат приходится выбирать «наощупь», двигаясь не от интуитивно понятной физической картины процесса, а руководствуясь, с одной стороны, внутренней логикой математических формализмов, с другой – возможностью получить подтверждаемый экспериментальными данными и оправдываемый ими вычислительный результат. И уже потом, задним числом, подбирать к этой математике какие-то «наглядные» аналогии – иногда более, иногда менее удачные. Такое вынужденное «теоретизирование наоборот» получило в философии науки стыдливое именование «метод математической гипотезы».

Главный для нашей темы вопрос – это вопрос о языковой сущности теоретического конструирования. Чаще всего здесь обращают внимание на то, что понятия, которыми оперирует теория, никоим образом не выводимы из понятий и фактов, используемых на этапе наблюдения и эксперимента. (Понятия температура и давление газа, определяемые операционально как некие измеримые величины, никак не мотивируют идею молекул.) Но сам вопрос остается: из какого источника берется и как формируется содержание теоретических понятий и гипотез?

Следуя Канту, можно говорить об априорных категориях и априорном знании, которые предшествуют любому познавательному акту и присутствуют в нем просто в силу того, что ученый, формулируя эмпирически проверяемые факты или теоретические гипотезы, всегда пользуется языком. Философия рассматривала систематизацию априорного знания («всеобщие законы бытия») как свою специфическую задачу, В терминах докантовской философии это «метафизика», в кантовской философии – «система чистых рассудочных понятий». В контексте исследовательских стандартов современной науки и становления инженерии знаний появились выполняющие ту же функцию формализованные конструкции, получившие заимствованное из философии именование онтологии – с добавлением отличительных определений вычислительные, либо инженерные. Этим термином ("онтология") мы далее и воспользуемся.

Можно сказать, что концептуальный каркас, с которого начинается теоретическое конструирование, всегда представлен некоторой осознанно или неосознанно принимаемой онтологией. Онтология есть хранилище того концептуального материала, из которого теоретик конструирует содержание конкретной теории; она выступает в двух функциях. Во-первых, в роли набора языковых шаблонов, специфицирующих допустимые формы высказываний. Во-вторых, как набор объяснительных схем (объяснительных парадигм). И в той и в другой роли она представляет собой необходимое условие конструирования любой теории. Рассмотрим последовательно обе эти составляющие.

4. Онтологические основания языка науки

4.1. Онтология как концептуальная грамматика языка. Онтологические допущения можно рассматривать как схему описания мира. Они формулируются в универсальных терминах (хотя возможны и более специализированные онтологии: "онтология живого", "онтология интеллектуального", "онтология деятельности"). Здравому смыслу эти утверждения в большинстве случаев представляются не заслуживающими внимания и не требующими какого бы то ни было обсуждения трюизмами. Всякое явление имеет причину. Всякое свойство и отношение характеризует некоторую субстанцию. Всякое изменение есть изменение некоторой субстанции. Субстанция может быть дискретной (описываться как совокупность частиц/«тел»), либо континуумом (описываться как «сплошная среда»). Субстанция существует в пространстве и времени. Субстанция бесконечна вглубь – всё это примеры онтологических утверждений; по крайней мере, некоторые из них могут быть предметом дискуссий и, возможно, пересмотра. Важно, что если мы отказываемся хотя бы от одного из них, требуется тщательно проследить, останутся ли осмысленными другие, и, далее, необходимо указать, чем именно предлагается заменить отвергаемый онтологический тезис.

Онтологические утверждения не просто часть знания, но обязательные условия всякого мышления, всякого «говорения» о мире. Выражаясь более современным языком, это концептуальные правила построения высказываний, сопровождаемые некоторым набором аксиом, характеризующих логические свойства используемых общих понятий – «постулатов значения». Таким образом, произошло принципиальное переосмысление онтологических утверждений: вместо понимания их как утверждений непосредственно о мире пришло понимание их как утверждений о языке, описывающем мир. Р. Карнап в свое время назвал это переосмысление «переводом в формальный модус».

4.2. Онтология как набор объяснительных парадигм: онтологические постулаты классической физики. Развитие науки определяется прежде всего вопросами, которые ставятся в процессе познания. А сами эти вопросы непосредственно вытекают из принимаемых исследователем онтологических допущений. Спросить почему? можно лишь в том случае, если принимается принцип причинности; спросить где? и когда? – лишь если не ставится под сомнение тезис о том, что все предметы и явления существуют в пространстве и времени; спросить какова масса частицы? можно, если мы считаем справедливым тезис, что все объекты имеют массу и т.д.

Объяснительная часть онтологии – это описание того, как может быть устроен мир, какого рода объяснения наблюдаемых феноменов могут считаться в рамках науки приемлемыми. К. Поппер называл принимаемые теоретиком исходные онтологические допущения метафизическими исследовательскими программами.

Какие типы объяснительных парадигм использовались в классической физике? При грубой схематизации – если оставить в стороне мифологическое объяснение, отправным пунктом которого является не столько материальное производство, сколько отношения между людьми – можно выделить две объяснительные парадигмы, характерные для классической физики.

«Строительная» онтология. Она использует для объяснения категории состав и структура; понятия, к которым она апеллирует, это отношение состоит из и пространственные отношения между частями объекта. Практическим прототипом ее можно считать, например, сооружение: жилой дом, храм, мост, акведук, которые могут быть описаны именно в этих категориях. Другой значимый прототип – это письменная речь (текст), в котором очень наглядно демонстрируется возможность порождения бесконечного многообразия языковых объектов (предложений) из весьма ограниченного набора элементов (букв) при использовании всего лишь одного пространственного отношения линейного порядка. В этой парадигме свойства объекта определяются наличием и взаимным расположением его частей, а ответ на вопрос, почему появляется и исчезает, изменяет интенсивность то или иное наблюдаемое свойство, чаще всего сводится к поиску специфической субстанции. На вопрос, что такое тепло? дается ответ – особая невидимая жидкость (флогистон). На вопрос о болезни отвечают: дурная кровь, которую надо выпустить. Химия с ее простыми веществами-элементами и представлением о том, что химические превращения суть изменения элементарного состава и молекулярной структуры веществ, тоже хорошо вписалась в эту парадигму.

Онтология часов. Здесь существование (функционирование) целого предполагает и объясняется не только составом и структурой, но и движением определенным образом взаимодействующих частей. Это переход к динамической структуре, для артефактов – к устройству. Механические часы – практический прототип онтологии этого типа. С развитием физики классической моделью этого типа стала молекулярно-кинетическая теория теплоты. С развитием технологий в этой же парадигме оказалась паровая машина, а затем и другие устройства.

Важное примечание к сказанному состоит в следующем. Пока рассматриваются статические объекты (строительная парадигма), в традиционной онтологии не видно никаких подводных камней. Но когда в поле зрения появляются динамические объекты (парадигма часов), обнаруживаются "мины замедленного действия". Уже часовая пружина, рассматриваемая как источник внутренней энергии, выводит нас за пределы чисто механического мировоззрения – это парадоксальный с точки зрения шестеренок и стрелок статический объект, являющийся источником движения всего механизма. Чтобы вернуться в механистическую картину мира, приходится погрузиться на уровень атомов и молекул и образуемой ими кристаллической решетки. Как будто "механистическое" объяснение – хотя бы качественное – и здесь получено. Но цена этого якобы благополучия – открывающийся ящик Пандоры, в котором обнаруживается мир элементарных частиц со всеми его "немеханистическими" прелестями. Точно так же часы с гирями адресуют нас к закону всемирного тяготения, который постулируется, но не объясняется. Так что можно с печалью констатировать, что классические объяснительные парадигмы нельзя считать логически замкнутыми конструкциями.

Эти две онтологические парадигмы, собственно говоря, и представляют ту объяснительную модель, которая в дальнейшем была квалифицирована как "механическое мировоззрение". Эти парадигмы демонстрируют также прямую и непосредственную зависимость онтологического мышления от форм практической деятельности: объяснить – значит показать, как сделать. Дальнейшая история науки, кроме того, демонстрирует чрезвычайную устойчивость и инертность онтологических парадигм. Вера в то, что любой объект может быть “разобран на части” и таким образом объяснен во всех своих проявлениях, в физике XIX в. была господствующей. Никуда не исчезла эта вера и с появлением новой физики. Эйфория по поводу успехов естествознания, казавшиеся поначалу универсальными объяснительные возможности механических моделей делали до поры до времени малозаметными те упомянутые выше внутренние категориальные противоречия, которые это мировоззрение с неизбежностью порождало.

Практический опыт XX и начала XXI вв. существенно расширил онтологический горизонт в двух направлениях. Во-первых, переход от "механизма" (часового механизма!) к явлениям, устройствам и технологиям, основанным на качественном изменении используемого материала, на изменении свойств и состояний, не предполагающем явного пространственного перемещения частей и их взаимодействия через соприкосновение и механический толчок. На феноменологическом уровне это та же химия и широкое использование тепловых явлений. А современные символы новой онтологической реальности – это телевизор, компьютер и те процессы, которые в них происходят. Второй революционный аспект нового опыта – появление в повседневном и интеллектуальном окружении человечества реалий нового типа. Их можно назвать квазиобъектами ("как бы объектами"): прежде всего телевизионное изображение, где движутся, шумят, разговаривают, взрываются "совсем как настоящие" люди, автомобили, самолеты, поезда, но не только это[1]. Нужно еще добавить опыт наблюдения и использования влияния топологических характеристик на поведение используемых предметов и устройств (напр., электротрансформатор), а также опыт наблюдения и моделирования нелинейных эффектов.

В традиционных объяснительных парадигмах можно усмотреть принципиально значимые противопоставления и неявно принимаемые онтологические постулаты.

(1) Различение уровней описания объектов и постулирование определенной логической связи между ними. Имеется в виду, что любой дискретный объект можно описывать, во-первых, с точки зрения его взаимодействия с другими объектами (внешнее описание или описание качеств), и, во-вторых, с точки зрения его собственного устройства.

Принципиально то, что за внешним описанием, феноменологической данностью всегда предполагается нечто иное. Считается законным и постоянно ставится вопрос: что это такое «само по себе», безотносительно к «другому»? Что изменяется внутри тела, когда оно нагревается? Что происходит с водой, когда она превращается в пар? Что происходит с человеком, когда он заболевает? В философии XIX в. излюбленным терминологическим оформлением этого противопоставления стала «диалектическая» пара явление – сущность. Это предполагает рассмотрение внутренней структуры объекта и движения его частей. Такого рода описание можно назвать внутренним. Соответственно, задачей научного исследования полагается придумать (постулировать) такое «устройство» изучаемого объекта, которое бы логически объясняло его наблюдаемые свойства (желательно с точностью до количественных характеристик) и обеспечивало бы предсказание его поведения в любых условиях.

(2) Противопоставление качеств (свойств объектов) и их динамики, с одной стороны, и пространственной конфигурации и пространственного перемещения объектов, с другой.

(3) Противопоставление системы дискретных объектов и сплошной среды (континуума).

Онтологические постулаты, стоящие за классическими объяснительными парадигмами, таковы.

Постулат 1. Внешнее должно быть объясняемо через внутреннее. Канонический образец – молекулярно-кинетическая теория газов. Отсюда следует:

Постулат 1а. Пространственные отношения и перемещения полагаются первичными и не требующими объяснения, а качества и качественные изменения полагаются объяснимыми в терминах пространственно-временных характеристик.

Постулат 2. Первичность дискретных объектов, вторичность сплошных сред. Этот постулат означает, что свойства и поведение сплошной среды в объяснительных схемах должно сводиться к поведению ее элементов.

Постулат 3. С различением уровней описания объектов связан еще один постулат, который можно назвать постулатом обязательности межуровневого энергетического взаимодействия. Если рассматривать объекты двух уровней – непосредственно наблюдаемые объекты верхнего уровня и образующие их объекты нижнего уровня, рассматривать пространственные перемещения и кинетическую энергию на каждом из уровней, то сначала возникает картина независимых изменений и независимого энергетического баланса на каждом из уровней: макротела движутся, взаимодействуя между собой, молекулы и атомы – между собой. Молекула с автомобилем взаимодействовать как будто бы не может. Но более внимательное исследование и практический опыт показывают, что это не так. Энергия кинетического движения может передаваться как сверху вниз (трение), так и снизу вверх (например, в тепловых машинах). Таким образом, оказывается, что и автомобиль отдает свою энергию молекулам воздуха, и энергия молекул газа в цилиндре двигателя преобразуется в движение автомобиля как целого.

Постулат 4. Всякое бытие есть движение. Или, в той знакомой людям старшего поколения и повторявшейся во всех марксистских учебниках философии форме: движение есть способ существования материи. Можно назвать его также принципом Декарта. Эвристический смысл этого постулата: строя объяснительные гипотезы, ищи внутреннее движение, без которого не существует объясняемый объект.

4.3. Классические и неклассические объяснительные парадигмы. Теперь, в начале XXI в. можно уверенно говорить о принципиальной ограниченности того онтологического опыта, того понимания "наглядности", с которым в конце XIX в. наука подошла к изучению явлений микромира. Можно ставить вопрос о поисках "наглядных" – наглядных с точки зрения нового онтологического опыта – объяснительных моделей и в этой области. Возникает вопрос: можно ли, не ограничиваясь простым отказом от классических объяснительных парадигм, подвергнуть их такому пересмотру, который позволил бы осмыслить факты и гипотезы фундаментальной физики в рамках расширенной новым практическим опытом онтологии? Среди сформулированных в п. 4.2 онтологических постулатов проблематичными и допускающими радикальный пересмотр представляются постулаты (1а) и (2). Именно они в значительной мере порождают те, казалось бы, неустранимые противоречия рассудочного мышления, которые – независимо от объема накопленного физического знания – ставят под вопрос универсальность классических объяснительных парадигм.

Традиционному мышлению представлялось, что пространственное перемещение (как и пространственные отношения и пространственные формы) есть нечто самоочевидное и никаких объяснений не требующее. Тогда как качественное изменение (как, впрочем, и само обладание телом определенным набором свойств) есть феномен, требующий выполнения некоторых объяснительных процедур. Ставить в рамках науки вопрос в обратном направлении – о том, что есть «на самом деле» (как можно объяснить) само пространственное перемещение, равно как и само существование наблюдаемых проявлений субстанции – от воспринимаемых чувствами макротел до элементарных частиц – до определенного момента просто не приходит в голову. Для традиционного онтологического мышления это была, так сказать, дорога с односторонним движением: феноменология качеств должна объясняться через пространственные характеристики частей. Однако, видимо, пришло время рассматривать и обсуждать и обратную возможность: ситуацию, когда феноменом, подлежащим объяснению, мы считаем само пространственное перемещение объектов, а в роли теоретического объяснения этого наблюдаемого феномена могут, например, постулироваться качественные изменения некоей субстанциальной среды – носителя видимых изменений пространственной конфигурации объектов.

В физике XIX в. такая идея уже возникала. Единственным понятным способом субстантивировать электромагнитное поле во второй половине XIX в. было обращение к механике сплошных сред. Это драматическая эпоха построения гидродинамических моделей эфира, продолжавшаяся почти полстолетия. Наиболее радикальный аспект этого направления научной мысли связан с идеями Г.А. Лоренца, У. Томсона и других физиков того времени сделать гипотетический эфир субстанцией, ответственной не только за существование электромагнитных явлений, но – в некоторых таких моделях – также и объясняющей само существование дискретных частиц вещества. Здесь важны не сами модели, не поддержанные дальнейшим развитием физики, но их онтологическое содержание. Уже сама такая постановка вопроса означала онтологическую революцию в физике, которая, как нам представляется, впоследствии не была по достоинству оценена. Революционный шаг здесь состоит в переинтерпретации в иную систему категорий атомистической картины движущихся и взаимодействующих частиц. Частицы в этой картине мира – это лишь особые точки (а лучше сказать – особые области) в поле движения универсальной и всепроникающей среды. Пространственное перемещение частицы вещества и движение, реализующее частицу вещества, мыслятся как проявления одного и то же процесса. Более того, взаимодействие нескольких частиц также мыслится как единый процесс изменения среды. В такой картине нет места дальнодействию, и она лишь в приборном (“лабораторном”) пространстве приобретает смысл взаимопритяжения и взаимоотталкивания частиц. Это онтология, которая прерывает дурную бесконечность деления материи на все более мелкие части и тем самым разрубает гордиев узел выявленных классической философией логических противоречий. Правда, что с появлением теории относительности “эфирные” штудии были признаны мало актуальными. Но этот вопрос приобрел новый смысл, когда физике частиц пришлось-таки – на другой основе – вновь обратиться к концепции универсальной среды под именем “физического вакуума”. Это очевидным образом предполагает пересмотр и постулата (2), говорящего о первичности, с точки зрения выбора объяснительных парадигм, дискретных объектов и вторичности среды.

Таким образом, общая идея состоит в отказе от некоторых фундаментальных онтологических догм, в расширении номенклатуры возможных объяснительных парадигм и, далее, в построении – в рамках принятой системы абстракций – их формальной классификации[2].

5. Онтологические возможности и предположения

Посмотрим (хотя бы и спекулятивно) с развитой выше точки зрения только на две принципиально значимые проблемы.

Существование мировой среды. Пора, видимо, назвать вещи своими именами. Точка зрения современной физики состоит фактически в том, что мировая субстанциальная среда все-таки существует. Изгнанная апологетами догматически понимаемого принципа относительности через дверь, она вернулась «через окно» под стыдливым наименованием «физического вакуума». Но вернулась не просто как абстрактная идея, а как побочный результат развития изощренных математических теорий в квантовой физике. Однако формы существования этой среды, ее свойства и взаимоотношения с фундаментальными частицами материи имеют мало общего со свойствами того эфира, который пытались конструировать всю вторую половину XIX в. на основе традиционных объяснительных парадигм.

Новое понимание эфира (дело, в конце концов, не в термине, для краткости можно использовать это традиционное наименование и для современного понимания фундаментальной мировой среды) имеет мало общего с пониманием эфира в XIX в. В XIX в. пытались описать электромагнитные волны как механические колебания сплошной среды. А движение макротел и микрочастиц как движение сквозь эту среду наподобие того, как самолет, ракета или пуля движутся сквозь воздушную среду, раздвигая, расталкивая ее, испытывая ее сопротивление, порождая при этом дополнительные эффекты – вроде свиста летящей пули, движутся так, что при этом возможно определить скорость тела относительно среды (например, относительно воздуха). Альтернативное понимание состоит в том, что фундаментальные частицы не движутся сквозь эфир, они есть просто возбужденное, измененное состояние этой среды. Здесь никто не толкается, не раздвигает среду, в ней просто происходят некоторые колебательные процессы, интерпретируемые на макроуровне как пространственное перемещение и взаимодействие частиц. Отдаленной аналогией может служить перемещение букв бегущей строки на рекламном табло – они тоже не испытывают сопротивления среды, не замедляют движение от потерь на трение и т.д.

Частицы в такой онтологии трактуются как специфичные моды колебаний эфирных ячеек. Сам термин «струна» скорее всего будет в дальнейшем заменен более адекватным с онтологической точки зрения термином, не настаивающим так явно на одномерности объекта ("браны"?). С учетом возможного многообразия топологической структуры ячеек, а также многообразия возможных свойств субстанции, являющейся материалом ячеек, следует признать возможным и большое разнообразие состояний ячейки. Ничто не мешает допустить и возможность передачи возбуждения ячейки полностью или частями соседним ячейкам, что с точки зрения макронаблюдателя может интерпретироваться как пространственное перемещение частицы, либо как испускание бозонных частиц – носителей взаимодействия между частицами с ненулевой массой покоя, либо как распад и трансформацию элементарной частицы.

Таким образом, «материя», «вещество» в привычном для нас понимании на этом уровне описания отличается от «пустоты», «вакуума», где «ничего нет», не наличием некой специфичной субстанции, а лишь специфичностью движения («возбуждения») фундаментальной среды. Здесь можно усмотреть некоторую аналогию с эволюцией теории теплоты – от субстанциальной теории, когда горячее отличается от холодного присутствием большего количества особой субстанции, к динамической теории, когда никакой специальной субстанции нет, а количество теплоты и температура тела связываются с внутренним движением его частиц.

С онтологической точки зрения динамическая интерпретация элементарных частиц означает, что на этом уровне описания наступает конец делимости элементов мироздания. Нельзя делить то, чего как особого материала, особой субстанции на определенном уровне рассмотрения не существует, так же как нельзя делить несуществующий флогистон. На этом уровне истина на стороне Парменида и Декарта – «все есть единое».

Межуровневый энергетический обмен. Принятие идеи мировой среды ведет к другим представляющим интерес заключениям. Самое существенное из них – принципиальная возможность энергетического обмена между уровнем мировой среды и уровнем порождаемых ею фундаментальных частиц. Физика частиц – независимо от способов онтологической интерпретации физического вакуума – признает, что мировая среда обладает

 гигантской, даже по масштабам энергетики микромира, внутренней энергией («энергия безчастичного состояния»). Эта энергия не есть что-то привносимое извне – она есть способ существования мировой среды. И это полностью соответствует ранее сформулированному онтологическому постулату всякое бытие есть движение. В данной связи можно говорить о двух энергетических уровнях – энергии свободной от частиц мировой среды и энергии элементарных частиц, трактуемых как возбужденные состояния той же среды. Наличие процессов обмена между этими двумя уровнями («флуктуации вакуума») – один из общепризнанных выводов квантовой теории поля.

Из общих онтологических соображений следует, что при каких-то специфических условиях внутренняя энергия мировой среды может передаваться элементарным частицам и даже порождать их. Отсюда следует вывод о существовании практически бесконечного океана энергии, какая-то часть которой может быть извлечена на уровень наблюдаемых явлений и, следовательно, может быть утилизирована. Все это заставляет по-иному взглянуть и на закон сохранения энергии. Надо признать, что он действителен лишь как абстрактный общий принцип. Практически же в контексте ситуации поиска человечеством все новых источников энергии, в контексте анализа энергетических балансов уже известных и освоенных видов энергии он часто не выполняется. Изначально практически значимый вид энергии – это кинетическая энергия, необходимая в основном для перемещения полезных грузов, людей, подъема воды на орошаемые поля и т.п. А изначально доступный для человека источник такой энергии – мускульная сила (его самого и домашних животных), затем – энергия ветра и текущей воды. Тепловая энергетика воспринимается первоначально совершенно не связанной с энергетикой пространственного перемещения.

Проблема обогрева в тех климатических условиях, в которых возникли первые цивилизации, была не слишком актуальна; энергия, используемая для приготовления пищи вовсе стоит особняком. По мере расширения масштабов практической деятельности начинает сознаваться недостаточность и неудобство использования данных от природы источников кинетической энергии. И тогда в результате долгого и мучительного пути проб и ошибок находятся способы преобразования тепла в механическое движение (паровая машина, турбина, двигатель внутреннего сгорания). Внешне картина такова, что кинетическая энергия извлекается «из ничего», из того, что, казалось бы, ею вовсе не обладало, а было инертным камнем (уголь) или инертной жидкостью (нефть и нефтепродукты). Фактически это утилизация энергии нижележащего молекулярного уровня, она использует энергию связи атомов в молекулах. Далее, как известно, это извлечение энергии «из ничего» переходит на уровень атомного ядра. Понятно, что процесс «углубления» источников энергии на этом не может и не должен остановиться. Здесь и появляется в поле зрения человечества океан внутренней энергии эфира. С утилитарной точки зрения это означает, что запас энергии, которым может располагать человечество, ограничен только запасом и уровнем знаний, которыми оно располагает. А все сказанное можно интерпретировать так, что закон сохранения энергии, с точки зрения баланса уже известных и освоенных видов энергии, никогда не будет выполняться точно. Или, иначе, всегда следует быть готовым наблюдать эффекты нарушения этого баланса и, следом за этим, проектировать процессы утилизации этих эффектов в новых энергетических системах.

Другая сторона той же идеи межуровневого энергетического обмена применительно к эфиру – возможность и необходимость существования эффекта «эфирного трения», – явления, которое с точки зрения макронаблюдателя должно выглядеть как «беспричинное» уменьшение энергии при движении частиц. На уровне макротел для нас привычно и очевидно, что любое перемещение замедляется и рано или поздно прекращается из-за потерь на трение. Однако на уровне пространственного перемещения элементарных частиц современные теории поля не предсказывают эфирного трения, и, казалось бы, не испытывающая столкновений частица будет двигаться в пустоте («физическом вакууме», «эфире») вечно. То же касается и движения макротел в пустоте. Однако такое предположение противоречит онтологическому постулату универсальности межуровневого энергетического обмена. Если же он принимается, следует полагать, что ракета, летящая в абсолютно пустой среде межзвездного пространства, все же постепенно замедлит свое движение и в конце концов остановится, даже если предположить, что она не встречается с космической пылью, отдельными атомами и молекулами межзвездного вещества и т.п. Здесь весь вопрос в величине коэффициента эфирного трения.

Судя по тому, что соответствующий эффект не зафиксирован пока в наблюдениях поведения известных физике частиц, этот коэффициент весьма мал. Тем не менее, эффект должен иметь место. Заметим в этой связи, что есть явление «красного смещения», объясняемое современной астрофизикой в рамках теории расширяющейся Вселенной. Возможно, здесь стоит внимательней отнестись к альтернативной (или дополнительной?) интерпретации этого явления как старения света и еще раз оценить ее объяснительные возможности.

Литература

Грин 2007 – Грин Б. Элегантная Вселенная. М., 2007.

Декарт 1989 – Декарт Р. Соч. в 2-х томах. М., 1989. Т. 1.

Кант 1964 – Кант И. Критика чистого разума // Сочинения в шести томах. Т. 3. М., 1964.

Морозов 1992 – Морозов А.Ю. Теория струн – что это такое? // УФН. 1992. Т. 162. № 8.

Полемика Лейбница… 1960 – Полемика Г. Лейбница и С. Кларка по вопросам философии и естествознания (1715–1716 гг.). Л., 1960.

Рубашкин, Лахути 2005 – Рубашкин В.Ш., Лахути Д.Г. Онтология: от натурфилософии к научному мировоззрению и инженерии знаний // Вопросы философии. 2005. № 1.

Семихатов 2012 web – Семихатов А. Жизнь после Хиггса. Публичные лекции. http://polit.ru/article/2012/10/22/semikhatov/