Типы и принципы логики

Адепты неклассической и и/или прямо антинаучной идеологии ищут поводы к мистификации также в сфере методологических принципов космологии, – о чем и пойдет речь в следующем пункте лекции.

 
8.3. АНТРОПНЫЙ ПРИНЦИП В КОСМОЛОГИИ  И ЕГО ВЕРСИИ

В космологии чаще всего невозможно поставить проверочный эксперимент: слишком велики масштабы изучаемых явлений. Наблюдения за процессами также не всегда дают нужный результат, т. к. длительность этих процессов порой в миллионы раз превышает время существования человечества. Поэтому здесь очень высока роль методологических принципов. К ним относится и т. н. антропный принцип (от греч. anthropos – человек). Считается, что он сформулирован в 1974 г. Б. Картером. Эта формулировка гласит: “То, что мы ожидаем наблюдать, должно быть ограничено условиями, необходимыми для нашего существования как наблюдателей”. Но подобные идеи высказывались и прежде. Напр., в 1955 г. отечественный космолог А.Л. Зельманов фактически сформулировал тот же принцип в виде остроумного замечания: “мы являемся свидетелями процессов определенного типа потому, что процессы другого типа протекают без свидетелей”.

Есть разные "версии" (трактовки) антропного принципа, но в философском  плане среди них выделяются версии слабая и сильная. “Слабая” версия рассматривает существование человека как логическую посылку суждений об исходных состояниях и возможных процессах во Вселенной, не придавая ему более широкого значения. Именно такая позиция и выражена в формулировках Картера и Зельманова, если понимать их буквально. Они просто требуют, чтобы при построении космологических гипотез учитывался факт существования познающего человека. Ничего необычного в таком требовании нет, нет в нем и ничего специально-космологического. Любая теория должна учитывать все наличные факты, в т. ч. – высшие результаты развития изучаемого предмета. Последнее особенно важно, т. к. в этих результатах наиболее полно раскрывается сущность вещей, их задатки и условия развития. Но с формальной стороны это не порождает какой-то специфичности. Речь идет, собственно, о рядовом случае применения логического закона контрапозиции: Если из А следует Б, то из не-Б следует не-А. Напр., если бы галактики сближались, то люди не могли бы существовать (из-за высокой радиации); но люди существуют, следовательно, галактики (как правило) не сближаются.

Но “сильная” версия трактует наше существование как онтологическую целевую предпосылку формирования Вселенной, т. е. как фундаментальное условие ее бытия и развития. У этой версии есть множество вариантов, так что ее общее понятие как бы расплывается. Идеологи вообще любят недостаточно определенные понятия, которые удобно приспосабливаются к любой нужной интерпретации (как в другом случае, напр., понятие цивилизации). Обычно сторонники "сильной" версии утверждают, что при малейшем отклонении фундаментальных физических констант от их современных значений существование жизни и людей стало бы невозможным. Напр., будь чуть выше константа тяготения, звезды обратились бы в “черные дыры” или стали бы, наоборот, недостаточно горячими. Если изменить константу сильного взаимодействия, цепочки ядерных реакций якобы не дойдут до углерода и азота, из которых построены живые тела. При изменении постоянной тонкой структуры атомы стали бы непрочными; и т. д. Но вероятность случайного выпадения нужных значений многих величин при таком их точечном подборе близка к нулю.

Отсюда делается вывод, что этот подбор осуществлялся сознательно  и целенаправленно некоей “Суперсистемой”. Так рассуждает, напр., акад. Н.Н. Моисеев. Однако эти аргументы не выдерживают  логической критики и научной проверки. С одной стороны, в бесконечном и вечном мире когда-то осуществляется любая вероятность, строго не равная нулю. С другой стороны, авторитетные космологи, в частности С. Хокинг, считают, что эти константы могли бы колебаться в достаточно широких пределах без утраты возможностей появления разума. Критику “сильной” версии антропного принципа дает также А.Д. Линде. Из других авторитетов космологии сошлемся на С. Вайнберга. Он, в частности, остроумно иронизирует: “Хотя наука и невозможна без ученых, совсем не ясно, что Вселенная невозможна без науки” (т. е. без наблюдателей. – В.С.).

С. Хокинг отмечает также, что антропный  принцип в его "сильной" версии “направлен против хода всей истории  науки”. Действительно: он никак не вытекает из данных космологии и не находят в ней никакого применения. Это не продукт научных заключений (хотя бы и ошибочных), а в чистом виде – плод идеологических спекуляций. В прошлом такие спекуляции порождались, отчасти, собственными идейными поисками и блужданиями неклассической науки. Однако в настоящее время они уже утратили опору в естествознании, и держатся только благодаря политической идеологии, пронизанной сегодня мистицизмом и недоверием к разуму.

Зато в своей рациональной, "слабой" версии антропный принцип является одним из ярких подтверждений самоорганизации как свойства всей, в т. ч. и неживой, материи; это также роднит современную космологию с синергетикой. А для рациональной диалектики антропный принцип, можно сказать, родная идея. Критикуя старый метафизический материализм, Ф. Энгельс подчеркивал, что материя приходит к появлению мыслящих существ не чисто случайно, а “в силу самой своей природы”. А К. Маркс писал: “Анатомия человека есть ключ к анатомии обезьяны”. Аналогично, существование человека есть ключ к пониманию этапов эволюции Вселенной, предшествующих появлению человека.

Не случись с марксизмом политический конфуз, сегодня наши идеологи наверняка  провозглашали бы Маркса и Энгельса подлинными отцами антропного принципа. Но мы должны еще рассмотреть  в этой лекции дискуссии, которые коренятся в действительно не решенных пока проблемах современной науки. 

 
8.4. ДИСКУССИИ О МЕТРИКЕ МИРОЗДАНИЯ

Вопрос об эволюции Вселенной тесно  связан с представлениями о метрике  мироздания, т. е. о природе и свойствах  пространства и времени в нашей Вселенной. В космологии Ньютона предполагалось, что пространство и время не зависят о вещества, повсюду эвклидовы, однородны и анизотропны. Согласно общей теории относительности, свойства пространства-времени задаются силами гравитации и зависят от массы и движения вещества в данной области. Иначе говоря, метрика мироздания определяется объективно. Поэтому она носит, вообще говоря, неэвклидов характер (хотя на удалении от крупных тяготеющих масс может рассматриваться практически как эвклидова).

Как мы уже знаем, Ньютон предполагал  дальнодействие гравитации. Релятивистская теория тяготения в принципе безразлична  к дальнодействию или близкодействию. Тем не менее, сам Эйнштейн формулировал ОТО в предположении, что тяготение  распространяется со скоростью света. Некоторые авторы полагают, что без этого ограничения не удалось бы устранить противоречия ньютоновской теории тяготения. Кроме того, при допущении скорости распространения гравитации больше С оказывалось, что в некоторых областях гравитационного поля скорость движения вещества может быть тоже больше скорости света, что запрещено выводами СТО.

Сам Эйнштейн отмечал, что электромагнитные поля, в отличие от гравитационных, "не выражают структурные свойства пространственно-временного континуума". Но если гравитация – близкодействующее поле, то оно, подобно другим полям, должно бы перемещаться в уже готовом пространстве. Но странно допускать, что некое поле готовит себе пространство до того, как само в нем перемещается. Значит, у "близкодействующей" гравитации не может быть привилегии на формирование метрики пространства. Поэтому ряд космологов отвергают эйнштейновское понимание метрики Вселенной.

Здесь особенно показательна т. н. релятивистская теория гравитации (сокращенно РТГ), разработанная акад. А.А. Логуновым (в прошлом – ректор Московского гос. ун-та). Согласно РТГ, выбор метрики при описании Вселенной имеет субъективный, условный характер. Можно пользоваться и представлениями Эйнштейна, но естественней принять наиболее простую, квазиэвклидову метрику (т. е. эвклидову с учетом взаимосвязи пространства и времени по Минковскому). А силы гравитации, согласно РТГ, просто накладываются на данную метрику, как при рассмотрении других близкодействующих полей. Эту идею высказал еще А. Пуанкаре, причем в тесной связи со своим принципом конвенциализма (в работе "Наука и гипотеза", 1904). Он считал, что опыты по измерению пространства на самом деле относятся не к пространству, а к телам, а само пространство не имеет объективной метрики.

РТГ претендует, как видим, на более понятное и единообразное описание поведения тел в силовых полях. Но в конечном счете она усложняет картину мироздания, к тому же не дает принципиально новых предсказаний сравнительно с ОТО и содержит некоторые сомнительные моменты. В философском плане идея локальности гравитации ведет к еще более странным выводам. Если все силы в природе близкодействующие и ни одна из них не отвечает за метрику бытия, то естественно заключить, что сама метрика определяется не в масштабе Вселенной, а локально. Другими словами, пространство и время должны формироваться отношениями внутри каждой системы взаимодействующих тел. Отсюда вывод, что существуют, якобы, нефизические формы пространства и времени: особые химические, биологические, психологические, социальные, а также и более частные метрики.

Сторонники этой философски-релятивистской теории порой ссылаются на релятивистскую физику, однако последняя признает не качественную, а лишь чисто количественную (геометрическую) зависимость пространства и времени от вещества, и притом – только от количественных, а не качественных свойств самого вещества (размера его массы и скорости движения). Теория "нефизической метрики" часто спекулирует на нерешенных проблемах науки (напр., проблема неравновесности хиральных форм вещества в живой природе). Но ее фактическая база сводится к чисто субъективным доводам, напр. – что время “тянется”, когда нам скучно, и “бежит”, когда нам весело. Подобные аргументы не убеждают науку, зато такие воззрения хорошо вписываются в субъективистскую идеологию, – которая, как мы уже знаем, находила свои корни в неклассической науке и продолжает находить их в современном состоянии общества. Видимо, по этой причине спор между РТГ и ОТО волнует необычайно широкую аудиторию и является, в частности, одной из постоянных тем в физических телеконференциях USENET.

В последние десятилетия наука  приносит новые аргументы в пользу исходного эйнштейновского понимания  метрики Вселенной. Открытие в космосе  “черных областей” (см. выше) эмпирически  подтвердило вывод ОТО об образовании вещества из энергии гравитации, который многим космологам казался слишком смелым. Возникая из флуктуаций вакуума, сила тяготения как бы "вытягивает" из него вещество, из которого далее строит галактики. В "пузырьках вакуума" и “черных областях” еще почти нет вещества, но есть сильное гравитационное поле; зато в "черных дырах" уже нет вещества, но остается сверхсильное гравитационное поле. А недавно показано (Л.И. Харбедия, 1994), что можно обойтись без предположения о близкодействии гравитации, если разрешить, в определенных случаях, взаимное превращение оси времени и одной из осей пространства (что в принципе допускается теорией относительности).

Но чтобы избавиться от странных субъективистских теорий типа РТГ и "нефизической метрики", видимо, следует признать дальнодействие гравитации. Однако этот вопрос требует более подробного обсуждения существа гравитации и затрагивает проблему единства сил природы. К нему обратимся вновь в начале следующей темы курса. 

Тема 9. ПРОБЛЕМЫ СТРОЕНИЯ И РАЗВИТИЯ МАТЕРИИ

1. ПРОБЛЕМА ЕДИНСТВА  СИЛ ПРИРОДЫ И СУЩНОСТЬ ГРАВИТАЦИИ

Физика XVIII и начала XIX вв. знала  три основных силы природы: гравитация, электрическое взаимодействие и  магнитное взаимодействие. Во второй половине XIX в. Дж.К. Максвелл и другие создатели классической электродинамики показали, что два последних типа взаимодействия неразрывно связаны друг с другом. в единую электромагнитную силу. Но Максвелл только зафиксировал их связь, а идея сущностного единства этих сил утвердилась благодаря теории относительности, согласно которой электрические и магнитные поля взаимно превращаются со сменой системы отсчета. В 1932 г. открыты два новых вида взаимодействия: т. н. сильное, посредством которого образуются, напр., связи нуклонов в ядре атома, и т. н слабое, посредством которого, напр., осуществляются распады элементарных частиц. Этим силам соответствуют квантовые поля и особые частицы-носители. В попытках охватить эти четыре фундаментальные силы одной общей теорией наибольшую проблему представляет учет природы тяготения.

Мы уже отмечали, что у Ньютона  гравитация трактовалась как нелокальная сила геометрического характера. Это значит, что действует она через пустоту (вакуум), уровень ее зависит только от взаимного расположения тел в пространстве, а изменение этой силы при взаимном перемещении тел не требует времени (сверх времени перемещения самого тела). Мы знаем также, что сам Ньютон затруднялся объяснить дальнодействие гравитации, которое противоречит принципу причинности, и как раз по этому поводу заявлял "Гипотез не измышляю". При этом он неоднократно высказывал предположение, что "существует тончайший дух, силой и действием которого определяются все движения материи", однако решение данного вопроса оставлял на усмотрение потомков.

И до Ньютона, и еще много времени спустя в науке о Вселенной господствовали идеи близкодействия, восходящие к “вихревой физике” Р. Декарта. И. Кеплер, на законах которого Ньютон основал свою теорию тяготения, думал, что планеты увлекаются движением эфира от вращения Солнца, подобно тому, как водоворот увлекает и кружит легкие тела. Х. Гюйгенс, современник Ньютона, тоже не хотел допускать действия силы через пустоту и создал модель Солнечной системы на основе гидравлической теории вихрей.

В решении этого спора важную роль сыграло определение формы Земли. По теории Декарта-Гюйгенса она должна быть вытянута, а по Ньютону – сплюснута у полюсов. Последнее было доказано только в 1735–1737 гг. экспедициями под руководством П. де Мопертюи. Но еще в 1740 г. Парижская академия наук присудила премию за объяснение приливов не сторонникам Ньютона, а приверженцу декартовой теории “вихрей”. В конце того же столетия П. Лаплас на основе астрономических наблюдений показал, что скорость распространения тяготения превышает света скорость по меньшей мере в 6 млн. раз, подтверждаются его выводы и современными исследователями.

Тем не менее, Эйнштейн вернулся к идее близкодействия гравитации. Происходило  это возвращение непросто. Когда  сам Эйнштейн пытался ввести тяготение  в рамки СТО и при этом допустил, что его изменения распространяются с конечной скоростью С, расчеты показали, что скорость падения тела должна зависеть от его горизонтальной скорости, – что противоречит реальности и выводам Галилея. Как уже отмечалось в лекции о теории относительности, ОТО рассматривает гравитацию просто как искривление метрики пространства, а не как силу, и не содержит понятия энергии гравитационного поля, а сам Эйнштейн подчеркивал существенное отличие поля тяготения от полей иной природы и тождество гравитации с геометрией пространства. Казалось бы, все подталкивало его к предположению, что гравитация не распространяется в пространстве со временем.