Коллектив авторов - Современная космология: философские горизонты

• Название: Современная космология: философские горизонты
• Автор: Коллектив авторов
• Издательство: Издательство «Канон+»
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-88373-257-7

Книга представляет собой исследование некоторых философских и эпистемологических проблем космологии. Проанализированы философские позиции классиков космологии XX века (А.А. Фридмана и др.), а также ряда выдающихся современных космологов. Космология вовсе не является одной из «иронических наук», какой ее иногда изображают. Физическая реальность в космологии проявляется как выраженная в языке науки фиксация результатов взаимодействия наблюдателя с исследуемым объектом (осуществляемым через средства и условия познания). Смысл этого понятия в контексте данного типа научной рациональности раскрывается истинной теорией. Показано, что космология, по сути, переходит от традиционных методов исследования к нетрадиционным, т. е. совершаются изменения в ее основаниях, навязываемые новыми типами исследуемых объектов. Отмечена необходимость коренного изменения смыслов традиционных понятий в космологии, таких как пространство, время, бесконечность. Проанализированы условия и границы их применимости в рамках новых космологических теорий. Особое внимание уделено новым фундаментальным понятиям, появившимся в космологии за последние годы: Мультиверс (Метавселенная), космологический вакуум, темная материя, темная энергия, ускоренное расширение Вселенной и др. По некоторым проблемам, находящимся на переднем крае современной космологии, ведется дискуссия между авторами книги. Сделана попытка показать эвристическую роль философии в осмыслении указанных проблем.

Книга рассчитана на философов, космологов и всех, интересующихся философскими проблемами современной науки.

---

Но в целом современная ситуация сильно напоминает те, которые обсуждает Е.А. Мамчур, говоря об «атмосфере неопределенности», когда «невозможно ни доказательство того, что новая гипотеза верна, ни того, что она не верна»[73]. Подобные ситуации могут быть обусловлены разными причинами. Они могут относиться, как мы видели, к одному из двух типов: не проверяемые «в принципе» и не проверяемые в настоящее время, или «гипотезы-стратегии». Объекты инфляционной космологии таковы, что в ряде случаев трудно судить, к какому из двух названных типов они относятся.

Квантовая гравитация, сингулярность и реальность. Нельзя не упомянуть еще об одном способе устранения сингулярности из космологии, которое предложено никем иным, как Хокингом, доказавшим, вместе с Пенроузом, ее неизбежность в рамках ОТО. Для описания сверхранней Вселенной, по словам Хокинга, необходимо использовать квантовую теорию гравитации, которой пока нет. Согласно Хокингу, мы можем быть совершенно уверены, что в ней квантовая теория будет формулироваться на основе сумм по траекториям, т. е. историям частиц. Это предполагает, что она следует каждым из возможных путей в пространстве-времени. Истории каждой частицы описываются парой чисел, одно из которых характеризует размеры волны, второе — ее фазу. Частица может миновать некоторые особые точки типа сингулярности. Но рассмотрение истории частиц, в виду практических трудностей, надо вести «не в реальном времени, привычном для нас, а в мнимом». При этом «различие между пространством и временем совершенно стирается»[74].

Квантовая теория тяготения, по Хокингу, предлагает совершенно новую возможность избежать сценария, в котором классическое пространство-время возникает в сингулярности. Пространство-время может быть конечным, но не иметь ни «сингулярностей, в которых нарушаются законы физики, ни края пространства-времени, который заставил бы нас апеллировать к Богу или выводить новый закон граничных условий пространства-времени. Скажем так: граничные условия для Вселенной состоят в отсутствии у нее границ. Вселенная должна быть абсолютно замкнутой и независимой от чего-либо лежащего вне ее. Ее нельзя ни создать, ни уничтожить. Она должна просто существовать». Хокинг подчеркивает, что это всего лишь научная гипотеза, которая «могла быть изначально подсказана эстетическими или метафизическими соображениями…». Но подтвердить или опровергнуть ее могут лишь наблюдения.

По Хокингу, «Только описание Вселенной на основе мнимого времени избавит нас от сингулярностей»[75]. Но подобное описание противостоит описанию истории Вселенной в «реальном времени», при использовании которого ее расширение происходит согласно инфляционной теории и «что-то вроде сингулярности в начале и в конце неизбежно». Хокинг продолжает: «Возможно, это предполагает, что именно так называемое мнимое время является основным, а то, что мы называем реальным временем, есть лишь плод нашего ума», так сказать «не более чем идея, придуманная нами для описания своих представлений о Вселенной». Бессмысленно спрашивать, «что подлинно — реальное или мнимое время. Суть лишь в том, какое из них удобнее использовать для описания»[76]. Эта позиция Хокинга вызывает сильные споры среди космологов. Многие относятся к понятию «мнимого времени» неприязненно, считая его введенным неконструктивно. Конечно, утверждение, что «мнимое время» является чем-то более реальным, чем время реальное — звучит слишком парадоксально. Суть дела в том, что считать реальностью в физике и космологии. Если реальность — не более, чем теоретический конструкт, то придираться можно только к терминологии, т. е. языку науки. Но ведь что и каким термином обозначать, во многом зависит от конвенции. Цитированная формулировка выглядит типично позитивистской, но все философские размышления Хокинга направлены на поиск свойств реального мира, так что термин «мнимое время» не должен гипнотизировать. Смысл этого термина нуждается в дальнейшем эпистемологическом анализе, и он изменится, если нас заботит отношение теории к исследуемым аспектам объективной реальности.

Соглашаясь с Хокингом, что понимание реальности в неклассической физике и космологии зависит от теории, я вкладываю в это утверждение не тот же смысл, что и он. По моему мнению, речь идет не о самой реальности (физического) мира, а о концепции реальности, которая получает свою определенность в теории. Объяснение такой зависимости мы находим в механизмах математической гипотезы, которой пользуются физические науки. Концепция реальности возникает в процессе интерпретации теории, включая ее эмпирическую интерпретацию. Обоснование теории (ее верификация или фальсификация) происходит в процессе сопоставления следствий теории с экспериментами и наблюдениями. Тем самым, вместе с теорией получает (или не получает) обоснование и связанная с ней концепция реальности. Через теорию концепция реальности — и в этом вопросе я расхожусь с философскими высказываниями Хокинга, получает выход в объективный мир. В физике углубление концепций реальности (научных картин мира) происходило при исторической смене теорий — от ньютоновской механики к специальной и общей теории относительности, к квантовой механике и квантовой теории поля. Теория Всего (если она будет создана), вероятно, включит в себя новую обобщенную концепцию физической реальности, еще более адекватную «природе вещей». Рискну высказать предположение, что и эта теория не обязательно будет описывать так называемую «последнюю реальность», о существовании которой иногда говорят. Для оправдания сошлюсь на принцип неисчерпаемости материального мира, из которого вытекает относительность всех границ познанного, как определенных вех в бесконечном процессе познания. Естественно, для тех, кто не признает упомянутый принцип, ссылка на него ни в чем не убедит. Но в прежней физике реальность не рассматривалась как становящаяся во времени. В космологии же ситуация иная. Она включает необходимость описания и объяснения последовательной смены реальностей, как фазовых переходов, характеризующих эволюцию самой Вселенной. Одни сценарии описывают эти переходы как необратимые изменения, связанные с нарушениями симметрий разного типа. Физическая реальность выступает здесь как становящееся бытие, включающее переход от вакуума как реальности виртуальных частиц до действительности в сменяющих друг друга формах: кварк-глюонной плазмы, атомных ядер, атомов, молекул, звезд галактик, от еупереилы до четырех известных сейчас физических взаимодействий, от пространственно-временной «пены» до пространства и времени теории относительности. Другие сценарии воспроизводят возможные циклические изменения Вселенной на фоне сильной необратимости. Но в любом случае происходящая в ходе эволюции Вселенной смена не только структур, но и типов физических реальностей придает этой науке особый статус. Как говорил Дж. Уилер, вся физика (благодаря космологии) «становится столь же историчной, как сама история». Человеческая история включается в историю Вселенной.

Теории и сценарии будущего Вселенной. Современные космологические теории рисуют сценарии отдаленного будущего Вселенной. Экстраполяции производятся на временные интервалы порядка 10100-10150 лет. Намечена перспектива устранения призрака «тепловой смерти» Вселенной, который постоянно будоражил космологов ранее.

В космологии Фридмана модель будущего Вселенной (Метагалактики) зависела от ее средней плотности. Если эта плотность < 10-29г/см3 — Вселенная описывается моделью бесконечного расширения, если же она больше названного предела — Вселенная будет осциллировать (пульсировать). Теоретически были выделены эры конца монотонно расширяющейся Вселенной. В чрезвычайно отдаленном будущем последовательно заканчиваются: эра звезд (т. к. исчерпываются источники их энергии); эра галактик (образующие их потухшие звезды рассеиваются в пространстве космоса); адронная эра (что связано с предполагаемым распадом протона); эра черных дыр (в силу их «испарения»); эра электрон-позитронной плазмы, компоненты которой в конечном счете аннигилируют. Это последнее состояние хаоса мало чем отличается от «тепловой смерти». Модель осциллирующей Вселенной описывала будущее Метагалактики как процесс перехода ее расширения в сжатие и возврат к сингулярности, после чего снова начиналось расширение и т. д. A.A. Фридман писал по этому поводу: «Невольно вспоминается сказание индусской мифологии о периодах жизни…». Но Я.Б. Зельдович и И.Д. Новиков показали, что продолжительность цикла осцилляции должна неуклонно сокращаться из-за роста энтропии, т. е. опять-таки приводить к «тепловой смерти». Современная наука приоткрывает, однако, новые возможности устранения из картины мира призрака «тепловой смерти» Вселенной.