Социальный кризис, социальные преобразования, социальные революции

Фундаментальные проблемы физики

Короткое предисловие.

Один человек пришел к Будде и спросил: "Учитель, Бог есть?"
"Есть" - ответил Будда.
Другой человек пришел к Будде и спросил: "Учитель, Бог есть?"
"Нет" - ответил Будда.
Третий человек пришел к Будде и спросил: "Учитель, Бог есть?"
"Не знаю" - ответил Будда.
Когда третий ушел, ученики спросили: "Учитель, как ты мог? Ведь ты же сказал неправду, как минимум, двоим!"
"Почему вы так подумали?" - в свою очередь спросил Будда.
"Потому, что ты дал три совершенно разных ответа на один и тот же вопрос".
"Верно" - ответил Будду - "но дело в том, что его задавали три разных человека".

Казалось бы, при чем тут дзен-буддизм, когда речь идет о самых что ни на есть практических вещах - об устройстве материального мира? Дело в том, что, именно в дзен впервые была высказана идея: предметы материального мира не совсем то, чем они кажутся наблюдающему их человеку. Человек наблюдает не столько реальность, сколько иллюзию, создаваемую его органами чувств и воображением. И эта иллюзия, хотя и имеет некоторую связь с реальным миром, но совсем не тождественна ему...


1. Фундаментальные проблемы физики с точки зрения историка.

Исторически физика была завершена уже много раз.
Впервые это сделали в IV - III в. до н.э. Аристотель описал видимое невооруженным глазом устройство мироздания, ввел сам термин "физика", придумал классификацию разнообразных тел и взаимодействий. Осталось уточнить некоторые мелкие детали (в частности - выяснить, как все это работает). Евклид придумал формальное пространство, в котором аристотелевы тела могут двигаться и взаимодействовать. Кроме того, он не совсем осознанно ввел понятие о равномерном времени (когда формулировал принципы переноса фигур и тел). Конечно, физики в современном понимании тогда еще не существовало, но в те времена об этом, разумеется, не знали.
Второй раз полностью описал устройство мироздания Лукреций, в I в. до н.э. Он слегка поправил Аристотеля, довел до логического завершения философию атомистов, сформулировал некоторые принципы физических наблюдений, дал некоторые представления о случайных процессах, и осталась вообще сущая мелочь.
Третий раз это сделал в XII в. н.э. Аверроэс. Он довел до логического завершения физику Аристотеля со всеми поправками, и после него делать было уже, казалось бы, нечего.
Четвертый раз это сделали в XVII - XVIII в. физики эпохи Просвещения (от Декарта до Ньютона и Лейбница).
Пятый раз это произошло в XIX в. Были описаны законы состояний идеального газа, волновая природа света, небесная механика, гидродинамика и тепловые машины. Вот теперь точно - все. К концу XIX в. физика была исчерпана. И это была уже физика в современном понимании (последовательная, строгая наука, где всем природным процессам было дано не только словесное описание, но и математически выраженные законы, в которых каждой величине придавался содержательный смысл). Но по существу она сохранила все принципы старой доброй аристотелевой физики, процессы которой происходят в евклидовом пространстве с равномерным временем.
В XX в. появились кое-какие сюрпризы - например, внутренняя структура атома (и некоторая дискретность движения субатомных частиц), а также верхний предел скорости тел (скорость света).
Были исследованы особенности поведения тел при движения со скоростями, близкими к этому пределу, а также особенности свойств пространства вблизи массивных тел и способность массы при некоторых условиях превращаться в энергию (и обратно).
Были внесены поправки к микромеханике (квантование) и к макромеханике (релятивистские эффекты). К известным ранее гравитационным и электромагнитным взаимодействиям, для субатомных (элементарных частиц) были добавлены два новых класса взаимодействий.
Таким образом, физика была исправлена, дополнена, снабжена мощным математическим аппаратом и арсеналом приборов. Но она сохранила основные классификации и представления о конечных материальных объектах и пустоте почти евклидового (с некоторыми поправками) пространства, о причинности и закономерностях, связанных с однонаправленным и почти равномерным (опять же, с некоторыми поправками) временем.
Считается, что сейчас физика завершена в шестой раз. С точки зрения специалиста, больше открывать в ней нечего. На месте сотни-другой физиков-любителей, работавших в конце XIX в. сформировался корпус профессионалов, не уступающий по численности армии какой-нибудь сверхдержавы, и оснащенной не хуже такой армии. Окружающая природа прочесана вдоль и поперек, ничего принципиально нового за последние полвека не обнаружено, всюду расставлены таблички "проверено, мин нет" (в смысле - все уже открыто, искателей "затерянных миров" просим не беспокоится).
Где-то в узких областях энтузиасты занимаются "теорией великого объединения" или "теорией мультивселенной", ищут в микро- и мега- мире полулегендарные частицы, объекты и новые фундаментальные взаимодействия, занимаются кварками, спинорами, тахионами, структурой вакуума, суперстрингами. Все это в лучшем случае - красивое, но беспочвенное теоретизирование, а чаще - изощренное интеллектуальное мошенничество. Серьезные физики стараются, как правило, держаться от этого подальше и работать в области уточнения уже известных моделей окружающего мира.
Вроде бы снова (в который раз) миссия физической науки в основном исчерпана.
Историк смотрит в прошлое и говорит: так быть не бывает.
Его спрашивают: но что еще может произойти, когда все уже исследовано и открыто? Историк пожмет плечами и скажет: это не мой вопрос, это к философу.


2. Фундаментальные проблемы физики с точки зрения философа.

От внимания серьезных философов не укрылся тот факт, что в конце XX в. некоторые физики и математики довольно резко заметили: пора уже подводить черту под Аристотелем, поскольку количество поправок явно переросло тот критический уровень, после которого становится ясно: подход не просто неточен, а принципиально негоден.
Как говорят философы в подобных случаях, проблема заключена в применяемых категориях. Конечно, можно считать автомобиль - телегой с мотором вместо лошади, самолет - автомобилем с крыльями, а космический корабль - самолетом для безвоздушного пространства. Это по-своему удобно, поскольку позволяет представлять космический корабль, как несколько модифицированную телегу, но по существу это, видимо, неправильно. Все-таки, трансмиссия имеет несколько иные свойства и функции, чем оглобля, крыло самолета устроено принципиально иначе, чем тележное колесо, а реактивный двигатель слишком сильно отличается от лошади.
Конечно, можно считать то, что нас окружает - слегка искривленным пустым евклидовым пространством, то, что в нем расположено - "материальными объектами": частицами-корпускулами (представляемыми в виде твердых шариков или компактных капелек) и их конгломератами. Конечно, можно представлять, что "материальные объекты" взаимодействуют посредством "полей" - особых субстанций (представляемых в виде упругих шнуров или истекающих флюидов), передающих сквозь пустоту постоянную или переменную силу (причем в последнем случае в пустоте образуются волны). Конечно, можно считать, что все это происходит в виде цепи причин и следствий, в которых время играет примерно ту же роль, что смена кадров в кино.
Это - очень уютное, привычное, наглядное представление, у которого есть всего лишь один недостаток: как показывают эксперименты, оно в корне неправильно.
Мы вынуждены говорить, что пространство имеет совсем не ту связность, которая ассоциируется со словом "пространство", что пустота (физический вакуум) - это не совсем пустота, или даже совсем не пустота. "Пустое" пространство обладает сложной метрикой, а возможно также сложной топологией и рядом физических свойств (например, является проводником для волн и полей), так что уже не может считаться "ничем". Об этом почему-то никто не любит говорить, но пришедшее еще из античной метафизики понятие о "ничто" до сих пор обитает в естественных науках, порождая многочисленные псевдонаучные спекуляции.
Мало того, это пространство образует с временем некий, как минимум, четырехмерный континуум с далеко не тривиальной структурой. Соответственно, и время уже нельзя рассматривать, как простую "смену кадров" по принципу от причины - к следствию.
Далее, в квантовом микромире мы вынуждены уточнять (согласно де Бройлю), что волны - это в некотором смысле частицы, а частицы - это в некотором смысле волны (то есть, настолько волны, что даже единичная частица может демонстрировать дифракцию).
Миленькая планетарная модель атома Бора с поправкой на квантованность энергии, постепенно превратилась в чудо абстрактной 3d графики, где никаких орбит уже нет, и вращения электрона вокруг ядра нет, а есть его "размазанность" описываемая причудливыми объемными конфигурациями орбиталей.
Добавляем сюда "пакетные" свойства волн, принцип неопределенности, еще пару штрихов - и привет. Приехали.
В релятивистском мегамире тоже все здорово. Стоило лишь построить модель "черной дыры" - т.е. тела, для которого 2-я космическая скорость равна скорости света, как его изолированность в смысле передачи сигналов вступила в противоречие с принципами термодинамики и электродинамики. Представить свойства "черной дыры" в "шариково-шнурочно-флюидных" моделях оказалось принципиально невозможно.
Сказанного достаточно для философского вывода: категории "материальных тел и окружающей пустоты" времен Аристотеля, Евклида и Лукреция, для современной физики непригодны. Надо переходить к совершенно другим, более общим, категориям.
Вопрос - к каким.
Можно, конечно, наплюнуть на этих витающих в облаках философов и сказать: микромир - глубоко, мегамир - далеко, а до нового "Большого взрыва" - десятки миллиардов лет, кто доживет, тот пусть и парится.
Но кроме философов, есть еще экономисты.


3. Фундаментальные проблемы физики с точки зрения экономиста.

Экономисту в общем-то наплевать на философию и физику. Он занимается динамикой производства и потребления товаров, а также капиталовложениями. Энергия - это товар и экономиста интересует, как произвести его столько, сколько надо. Согласно прогнозу динамики энергопотребления, во второй половине текущего столетия, запасы горючего и делящихся ядерных материалов не обеспечат потребностей в энергии. И экономиста не волнует вопрос, как получать дополнительную энергию. Его интересует, когда и сколько денег надо вложить, чтобы энергия была получена в необходимом количестве. Эта тупая и несимпатичная стратегия, выражающаяся афоризмом "что нельзя купить за деньги - то можно купить за большие деньги".
Экономиста невозможно испугать грандиозностью проблемы, потому что он органически не способен эту грандиозность воспринять.
Ему говорят, что проект промышленного термоядерного реактора захлебнется в море неразрешимых проблем - а он отвечает, что если инвесторы вложат достаточно средств, то что-нибудь обязательно получится.
Ему говорят, что, даже если все получиться, при таком росте потребления энергии, земная экология через пару веков не выдержит - а он спрашивает, что будет дешевле: перенести энергетические установки в космос или наоборот, переселить в космос человечество.
Ему говорят, что и то и другое безумно дорого - а он спрашивает, сколько это в долларах.
В истории много раз было так, что ученые, говорили о чем-то "абсолютно невозможно", но лишь только возникали фонды, мнение менялось на "маловероятно, но можно попробовать", а когда речь заходила о действительно больших деньгах, вопрос переходил в практическую плоскость "когда, чего и сколько".
Вообще, вся история научно-технического прогресса - это история о том, как при наличии достаточных фондов, ученые и инженеры раз за разом совершали нечто, доселе считавшееся невозможным (правда, далеко не всегда это было то, что предполагалось в начале, при запуске проекта).
Когда что-то по-настоящему необходимо, инвесторы идут на то, что половина денег будет просто украдена, а половина оставшихся потрачена на тупиковые пути, или просто исчезнет непонятно куда. Они идут также на многократный срыв сроков. Они идут даже на то, что результат работ будет, мягко говоря, сильно отличаться от заявленного в начале. Фактически деньги инвестируются в поход "туда, не знаю куда", где предположительно можно найти "то, не знаю что".
Это называется "экстремальная экономика" и, как ни странно, до сих пор это всегда срабатывало.
Если бы они запустили не один и не два, а то или двести проектов, хоть один бы сработал, не с термоядерным синтезом, так с чем-нибудь другим, что решает проблему.
Люди овладели методами индивидуальной мобильной связи - хотя и не освоили телепатию. Техника не овладела методами создания искусственных людей, но роботы, изобретенные Чапеком, все равно стали технической реальностью. Полет на Луну все-таки произошел, хотя и не из пушки. Обитаемые внеземные станции созданы - хотя и не такие роскошные, как полагали романтики космоса в начале XX века. Планеты не заселены (поскольку оказались не такими гостеприимными, как мечтали фантасты), но такое заселение в отношении Луны и Марса планируется уже как понятная технико-экономическая задача. Опыт говорит, что все массовые человеческие мечты имеют свойство сбываться в социально-экономической реальности рано или поздно, так или иначе. Конечно, опыт может и обманывать - но ни на чем, кроме опыта, мы все равно не умеем основывать свои представления о вероятном будущем.
И опыт говорит, что когда не будет другой возможности получать энергию, кроме как добывать ее за счет ранее неизвестных свойств микро- или мега- объектов, то развернутся финансовые хляби и произойдет создание соответствующей технологии - своевременно или чуть позже. Когда в какой-то отрасли происходит денежный паводок, то все препятствия или смываются, или обтекаются. Возможно, в результате получится совсем не та технология, которая планируется сейчас, возможно, человечество набьет множество шишек и понесет множество издержек в процессе разработки такой технологии - но суть дела от этого не меняется.
Конечно, теоретически не исключен и такой вариант: в какой-то следующий раз опыт нас подведет и, сколько бы средств не вкладывалось, ничего принципиально нового ни из микро- ни из мега- мира получить не удастся. Человечество окажется навечно заперто в пределах Земли и ее ближайших окрестностей, в условиях ограниченного потока ресурсов. В этом случае на повестке дня окажется совсем другая экономика - экономика ограничения потребностей и снижения численности населения, экономика коллапса.
Возможно, это приведет к очень миленькому симпатичному мирку наподобие Полинезии до ее открытия европейцами, но прогресс на этом закончится, а человечество привыкнет осознавать себя, как один из видов фауны, существующего на планете свой срок, а потом исчезающий, по аналогии с трилобитами или динозаврами при очередной смене природных условий.
Современному экономисту все это категорически не подходит. Он понимает свою цель, как обслуживание ускоряющегося развития материального производства, удовлетворяющего ускоренно растущие потребности человечества. Противоположная цель для него органически неприемлема.
Именно поэтому, с точки зрения современного экономиста, ни в коем случае не следует сбрасывать со счетов любые экзотические свойства микро- и мега- объектов, какими бы недосягаемыми они (свойства и объекты) сегодня ни казались.
Если что-то кажется - это непременно к социопсихологу.


4. Фундаментальные проблемы физики с точки зрения социопсихолога.

Социопсихолог ничего не понимает в том, что за явления наблюдает физик, но зато он хорошо знает, как именно физик их наблюдает. Физик (как, впрочем, и любой человек) на 90% видит не то, что перед ним, а то, что дорисовывает его воображение, настроенное определенным образом - за счет априорной информации, полученной из собственного опыта и из социальной мифологии.
Конечно, показания приборов - это слишком простая информация, чтобы воображение что-то к нему дорисовало, но зато здесь необъятный простор для отсева "неправильной" информации и для интерпретации "правильных" данных.
Физик, уверенный, что все явления правильно интерпретируются в "шариково-шнурочно-флюидных" категориях, не увидит ничего, что бы не интерпретировалось в этих категориях - поскольку он и психологически не готов это увидеть, а если бы и увидел, то социально не готов сообщить об этом обществу.
В середине XX века физики не поверили в то, что "труба Ранке" разделяет однородный поток газа на горячий и холодный потоки - поскольку они не понимали, как этот эксперимент согласуется с вторым началом термодинамики. В начале XX века также не могли поверить в фотопластинки, засвеченные сквозь черную бумагу под воздействием излучения урановой смолки - поскольку радиоактивность тогда еще не вошла в обиход.
Социопсихолог особо отметит, что дело не в присущей ученым недоверчивости, а именно в приверженности социальным и отраслевым мифам.
Известно, что когда в руки европейских ученых XVIII века впервые попала тушка утконоса, ни один ученый не поверил в реальность этого зверя. Весь личный и социальный опыт говорил: у зверей не бывает клюва. Вот не бывает - и все! Тушку исследовали исключительно на предмет того, как можно изготовить столь искусную подделку.
Известен анекдот об одной пожилой англичанке, которая, увидев в зоопарке жирафа, уверенно прокомментировала: "этого не может быть". Она просто не поверила в то, что было у нее перед глазами!
Самое интересное, что и европейские ученые XVIII века, и пожилая англичанка, были по-своему правы: в Старом Свете утконосы действительно не могут существовать, а по зеленым холмам Англии действительно не бродят жирафы. Просто они столкнулись с предметами, полученными извне по отношению к предметной области их знаний.
Дело не в том, что старые научные теории плохо описывают реальность. Дело в том, что они ограничены определенной предметной областью, которая со временем становится слишком узкой. Если современного географа спросят, есть ли гора высотой 20 километров, он ответит, что нет - и в своей узкой области он будет прав. На Земле действительно нет гор такой высоты - но они есть, например, на Марсе.
В своей узкой области прекрасно работает старая добрая ньютоновская механика и еще более старая евклидова геометрия. В своей узкой области прекрасно работают законы сохранения вещества и законы теплового баланса и уравнения состояния идеального газа.
В области применения современной физики, все открытые ею законы и ограничения будут верно служить человечеству еще сотни и сотни лет - все новые открытия будут происходить за пределами этой области.
Научная картина мира изменяется тогда, когда ученые начинают смотреть на мир другими глазами и выходят за рамки тех физических условий, в пределах которых работали их предшественники.
Найти область еще не исследованными условиями сейчас гораздо сложнее, чем раньше. Есть мнение, что такие неисследованные условия существуют лишь вблизи космических объектов, либо обладающих огромной массой, либо являющихся источниками потоков частиц с крайне высокими энергиями. Как воспроизвести аналогичные условия на Земле или в ближнем космосе пока неясно. Пока приходится довольствоваться тем, что есть средства инструментального наблюдения таких объектов - т.е. пассивного эксперимента.
Посмотреть на мир другими глазами, сейчас также гораздо сложнее, чем в XVIII веке - ведь тогда надо было всего лишь абстрагироваться от некоторых сложившихся социальных стереотипов, а сейчас вопрос в том, чтобы уйти не только от социальных, но и от визуальных стереотипов, которые заложены гораздо глубже в нашей психике.
Таким образом, если социопсихолога спросят: "в чем главная проблема современной фундаментальной физики", он вероятно ответит: в приверженности любых людей (и в том числе физиков) к удобным, подтверждаемым чувствами, представлениям о материальном мире. А если его спросят: что потом со всем этим делать - он ответит: работа с абстрактной информацией - не мой вопрос. И отправит к кибернетику.


5. Фундаментальные проблемы физики с точки зрения кибернетика.

Кибернетик - первый в нашем повествовании представитель действительно точной науки. Кибернетика и математика являются, как ни странно, частными случаями друг друга, что способствует оригинальному, но при этом четко формализованному взгляду на мир в обеих этих науках.
Посмотрев на современную физическую картину мира в уравнениях и в их интерпретациях, кибернетик скажет: ваша формальная система построена некорректно, выкиньте свою интерпретацию совсем, вместе с ее корневой терминологией.
На вопрос: почему? Он ответит: потому, что маска, которую вы накладываете на обрабатываемые сигналы, вносит слишком большие искажения.
Дело в том, что с точки зрения кибернетика, нет "субъекта" (наблюдателя) и "объекта" (наблюдаемого). Кибернетика цинична - она не признает инаковости человека по отношению к природе, которую этот человек с переменным успехом старается познать.
Наблюдатель с его алгоритмом интерпретации, является для кибернетики просто частью системы исследований, выдающей результат в форме сложного целевого сигнала.
Целевой сигнал возникает из двух последовательных процессов:
- приема исходного множества сигналов из физического мира (напрямую или после преобразования приборами),
- их обработки посредством алгоритма, находящегося в сознании экспериментатора, Соответственно, целевой сигнал является следствием обоих этих процессов.
Например, кибернетик спросит физика: вы в состоянии полностью абстрагироваться от бытового понятия времени или бытового понятия пространства? Если нет - то я вас поздравляю: ничего принципиально нового в этой области вы не познаете, потому что ничего принципиально новое не поместится в вашу область интерпретаций. Придется или тренировать воображение, или вообще избегать интерпретаций в традиционном "физическом" смысле.
Мы не можем повлиять на качество исходных сигналов, но можем существенно улучшить качество экспериментатора, устранив из его сознания паразитные контуры.
Что тогда изменится?
Вероятно, после этой процедуры из физического лексикона исчезнут привычные "частицы, волны, поля, силы и пустота". Ведь они происходят из некорректного предположения, что структура мироздания примерно такова, какой мы наблюдаем ее посредством органов чувств - в то время, как эта структура совершенно не такова.
Возможно, если отбросить эту априорную ошибочную интерпретацию "наглядного физического смысла", то на многие закономерности можно будет взглянуть другими глазами. Можно будет создать новый корневой формализм фундаментальной физики, происходящий не от структуры наших иллюзий, а от структуры тех удачных моделей, которые адекватно отражают данные экспериментов.
Да, в этом случае придется пожертвовать уютным "шариково-шнурочно-флюидным" представлением, но тут уж ничего не поделаешь.
Примерно 2500 лет назад, чтобы создать науку, пришлось отказаться от очень милого анимистического представления о природе, в котором каждый объект умозрительно наделялся чем-то вроде психики. Магнит притягивал железо, потому что любил его, а янтарь после трения о шерсть разбрасывал искры, потому что ему было щекотно.
Когда революция неизбежна - лучше действовать сразу. Ищите фирменный instantly ageless официальный сайт предлагает самые лучшие цены!
Революция требует некоторых издержек, но если ее оттягивать, то издержки оказываются гораздо большими.
Быть может, наши потомки будут с некоторой ностальгией вспоминать период наглядной физики. Возможно, они даже будут находить его романтичным - как мы находим романтичной теогонию Гесиода. Но пользоваться они будут все-таки другой физикой - не очень наглядной в нашем понимании, зато гораздо более практичной.

Фундаментальные проблемы физики