Благодарю Евгения Борисовича Александрова, за конструктивные замечания, которые помогли хотя бы отчасти привести данную статью в соответствие с представлениями современной физики. Алекс Розов.
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.
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.
http://alex-rozoff.livejournal.com/2871.html
Геннадий Шевелев
Физика и нефизики
Помещая на сайт статью Александра Розова «Физика, кибернетика и дзен» http://humanism.al.ru/ru/articles.phtml?num=000272, я рассчитывал, что она заинтересует читателей и побудит как-то отозваться – одобрительно или критически. Пока отреагировал лишь один читатель и всего одной фразой:
«Совершенно непонятно, зачем на сайте освещать глобальные проблемы современной науки с точки зрения дворника дяди Васи».
Смысл фразы, видимо, такой: кому интересно и полезно знать суждения о физике, тем более, ее фундаментальных проблемах, высказываемые людьми, посторонними по отношению как к этой, так и другим наукам о природе. (Правда, в наше время дворниками могут подрабатывать и профессиональные физики). Что ж, физикам и другим естественникам это действительно может быть мало интересно. Свидетельство тому – слова акад. Е.Б. Александрова, что статья ему «достаточно чужда» (видимо, чужда именно как физику).
Но факт обращения к данной теме А. Розова показывает, что «физическая» тема может волновать и не только физиков. Неизвестно, какова его специальность по образованию, но, похоже, не физика. Ведь в статье он рассматривает физические проблемы с точки зрения именно нефизиков и признается, что за консультациями по физике обращался к физику. Кроме того, в интересе к физике он, конечно же, не одинок, и у него найдется немало не только товарищей по этому хобби, но и сторонников его (точнее, его «персонажей») воззрений. Поэтому присутствие темы, поднятой им, на сайте нашей просветительской общественной организации (РГО) не кажется таким уж неоправданным. Другое дело, как она подается, и тут может быть почва для возражений.
Что же думают о проблемах физики «герои» статьи А. Розова? Не станем ее пересказывать, попробуем лишь кратко выделить главное.
Первым берет слово историк науки и показывает, что неоднократные попытки подвести черту под изучением физической картины мира, предпринимавшиеся в прошлом, были безуспешны. Значит, не стоит делать это и сейчас. Пусть те, кто предпочитает «работать в области уточнения уже известных моделей окружающего мира», делают это себе на здоровье, но пионеры пусть идут дальше.
Вслед за историком и философ предлагает «переходить к совершенно другим, более общим, категориям» в физике.
Обоим вторит экономист, считающий, что ради научно-технического прогресса «не следует сбрасывать со счетов любые экзотические свойства микро- и мегаобъектов» и не жалеть на их исследование «действительно большие деньги».
Социопсихолог признает, что «ничего не понимает в том, что… наблюдает физик», но настойчиво советует последнему бороться с досадной приверженностью «к удобным… представлениям о материальном мире».
О неизбежности революции в физике говорит и кибернетик. Он считает (и в этом трогательно солидарен с буддизмом), что «структура мироздания совершенно не такова, какой мы наблюдаем ее посредством органов чувств». Поэтому, стоит лишь экспериментатору «устранить из сознания паразитные контуры», как «из физического лексикона исчезнут привычные «частицы, волны, поля, силы и пустота», и на смену им придет «новый корневой формализм фундаментальной физики, происходящий не от структуры наших иллюзий, а от структуры тех удачных моделей, которые адекватно отражают данные экспериментов». Коротко и проще говоря, кибернетик тоже против застоя в физике и за ее прогресс. Пусть новая физика будет «не очень наглядной в нашем понимании, зато гораздо более практичной».
Итак, налицо - дружный всесторонний (с пяти сторон) призыв к прогрессу в физической науке. Кто же против? В целом, не вдаваясь в детали, это можно только приветствовать. Но вот детали-то как раз и настораживают. Ведь как нефизики (не без влияния восточного религиозного учения) советуют физикам совершенствовать далее свою науку? Не доверяясь органам чувств. Получается прямо по Козьме Пруткову: «Не верь глазам своим». Значит, в отличие от всех нормальных людей, физик должен считать, что тяжелое – это легкое, белое – черное, сухое – мокрое, громкое – тихое и т.п.? Если так, то это действительно революция, даже переворот. Только не в физике, а в психиатрии.
В мои руки очень кстати попала новая книга акад. Э.П. Круглякова «Ученые» с большой дороги – 2» (М.: Наука, 2005). Едва раскрыв ее (уже на стр. 12), читаю:
«Один из наиболее известных лжеученых, академик Академии естественных наук, не так давно писал:
«Официальная наука отстает от новых разработок, ...наблюдается кризис в фундаментальных, теоретических и экспериментальных науках, кризис общепринятой научной парадигмы».
Не правда ли, совпадение с рассуждениями Александра почти дословное. Даже почему-то подумалось, что А. Розов – это не реальное лицо, а псевдоним того самого академика. (Но я тут же отогнал это вздорное предположение. Хватит и того, что в Интернете распространяется аналогичный слух об А. Конкретном, кстати, тоже Александре).
Но продолжим цитату из книги:
«Что же это им так ненавистна «общепринятая научная парадигма»? В мировом научном сообществе сложилась четкая и ясная методология, позволяющая отделить науку от лженауки… Один из критериев научности результата состоит в возможности его воспроизведения и подтверждения другими исследователями. Сколь угодно сенсационный результат, противоречащий существующим научным представлениям и не подтверждающийся независимыми исследовательскими группами, не может быть признан научным. Разумеется, такой критерий лженауку никак не устраивает: «До сих пор остается широко распространенной догма экспериментальных исследований XIX века – признавать как «научную» только такую методологию, которая обеспечивает воспроизводимость экспериментальных результатов, когда и где бы они ни были получены». Какая райская жизнь наступит для лжеученых, если отменить эту «догму»… Что же касается кризиса науки, особенно физики, о которой так часто беспокоятся лжеученые, приведу слова лауреата Нобелевской премии академика Ж. Алферова: «…предпосылок для взрыва нет, кризиса в квантовой физике не наблюдается. В физическом королевстве сейчас по большому счету все спокойно».
Мы не предлагаем нефизикам из статьи А. Розова отказаться от своих предложений только потому, что им противоречит аж нобелевский лауреат. Это было бы не по-научному. А научный путь такой: уж если так велика охота сделать свой вклад в физику, займитесь ею профессионально, изучите всесторонне (а не только по публикациям в СМИ) и докажите свои утверждения воспроизводимыми научными экспериментами, доложив о них в первую очередь коллегам-физикам на научном собрании или в специализированном рецензируемом издании. Только и всего, совсем просто! Так делают во всем мире.
======================
Модель реальности и физика мифа.
Александр Розов
В моей статье «Физика, кибернетика и дзен» проблемы физики комментируют пять условных персонажей – нефизиков: историк, философ, экономист, социопсихолог и кибернетик.
Среди различных реакций на статью, отзыв Геннадия Шевелева «Физика и нефизики» представляет особый интерес, поскольку показывает некий феномен общественного восприятия проблем естествознания. Этот феномен я назову физикой мифа.
Геннадий – человек рационально мыслящий и разносторонне образованный, но при этом также не физик. Кроме того, в силу своей общественной деятельности, он находится в центре поля мнений определенного слоя интеллектуалов – т.н. светских гуманистов.
После этого короткого введения, привожу фрагмент из выступления моего воображаемого кибернетика, которому досталось больше всего нареканий:
«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».
1. Это вызвало у Геннадия всплеск возмущения.
Он пишет в отзыве: «Ведь как нефизики (не без влияния восточного религиозного учения) советуют физикам совершенствовать далее свою науку? Не доверяясь органам чувств. Получается прямо по Козьме Пруткову: «Не верь глазам своим». Значит, в отличие от всех нормальных людей, физик должен считать, что тяжелое – это легкое, белое – черное, сухое – мокрое, громкое – тихое и т.п.? Если так, то это действительно революция, даже переворот. Только не в физике, а в психиатрии».
Попробуем определить, в чем причина этого возмущения. Геннадий обиделся на недоверие органам чувств? Это очень странно, поскольку Геннадий сам им не очень-то доверяет.
Органы чувств ежедневно сообщают ему, что Земля плоская и неподвижная, а звезды – это маленькие светящиеся точки, перемещающиеся по ночному небу. Но он уверен, что звезды - это шары из раскаленной плазмы, многократно превышающие по размерам нашу Землю, и их наблюдаемое движение - всего лишь следствие вращения Земли вокруг своей оси и вокруг одной из звезд (Солнца). Органы чувств говорят, что тепло – это флюиды, исходящие от нагретых тел. Он считает тепло мерой интенсивности движения молекул. Органы чувств показывают, что вода – это сплошная среда. Он убежден, что вода состоит из молекул, разделенных промежутками пустоты, молекулы состоят из атомов, а сами атомы – из протонов, нейтронов и электронов. Вот как слабо доверяет Геннадий своим органам чувств, и как сильно – учебнику физики!
Если бы Геннадий поделился своими физическими представлениями с бушменами из центральноафриканских джунглей (которые действительно доверяют своим органам чувств), они сочли бы его сумасшедшим. Ну, действительно, какой нормальный человек может не верить своим глазам и отрицать очевидное?
Итак, Геннадий обиделся не за недоверие к органам чувств.
Тогда с чем связана его реакция? Может быть, упоминание «восточного религиозного учения» в предисловии к моей статье, воспринято им, как покушение на здравый смысл?
2. Проверим это предположение.
Допустим, Геннадий каким-то образом оказался в западной Европе XIX века и начал рассказывать местным интеллектуалам о физике. Его астрономические представления были бы восприняты еще благосклонно, но изложи он теорию относительности - ему бы вызвали санитарную карету.
Пример с XIX веком уже нельзя формально списать на первобытное мышление собеседника (как в случае с бушменом). Здравый смысл, в общем, одинаков у Геннадия и у его собеседников из XIX века. Если бы они говорили о любви, философии, политике или экономике, то прекрасно бы поняли друг друга, ведь принципы рассуждений у них одинаковы. Но в одном частном случае, а именно – в описании естествознания, научное представление Геннадия кажется его собеседнику из XIX века тяжелым психическим расстройством.
Здравомыслящий доктор, выслушав рассказ Геннадия о теории относительности, написал бы в журнале за тысяча восемьсот какой-то год примерно следующее:
«Пациент страдает глубоким расстройством мышления. В его фантазиях пространство обладает свойством искривляться, как бы продавливаясь весом лежащих в нем тел, а время может замедляться быстрым движением. Кроме того, пациент испытывает субъективную убежденность, что при быстром движении вес предметов увеличивается, а зеленый свет переходит в красный или фиолетовый, в зависимости от направления движения. Будучи спрошен о том, почему мы не наблюдаем продавливания пространства вблизи горных массивов, или почему машинист поезда не наблюдает изменений цвета сигнальных огней, пациент ответил, что это – явления особого рода, наблюдаемые и познаваемые лишь специальными учеными, и недоступные для понимания обычных людей».
Реакция доктора XIX века на рассказ об эффектах квантовой механики (таких, как туннельный эффект, корпускулярно-волновой дуализм де Бройля, принцип неопределенности Гейзенберга), скорее всего, была бы такой: «далее рассказы пациента утрачивают смысл при сохранении связности и кажущейся правильности речи».
А какой еще реакции можно ожидать? Ведь в школе даются лишь ознакомительные сведения о теории относительности (на это дано 4 часа) и элементарным частицам (на них отведен 1 час). Если человек далее не занимается этими вопросами, то он помнит лишь некоторые отрывочные сведения, но не может привести их в связную систему, а тем более – изложить их. Если, например, он попробует объяснить эти вопросы скептику образца XIX века, выйдет то, о чем написал в журнале добрый доктор.
Возникает вопрос: как же тогда формируется естественнонаучное мировоззрение нашего современника – образованного и цивилизованного нефизика?
Да очень просто: зачастую он доверяет не своим органам чувств, и не своему здравому смыслу, а тому, что написано в авторитетных научно-популярных статьях. Запомненные фрагменты из этих статей образуют в его голове слабо структурированную кучу, которую можно применять лишь для добычи экзотических приправ, используемых в изготовлении «научной» фантастики.
3. Такое положение дел вполне объяснимо:
С одной стороны, «цивилизованный нефизик» не может не доверять современной физике – поскольку ее очевидные достижения окружают его со всех сторон, определяя его уровень и стиль жизни.
С другой стороны, он не может разобраться в структуре современной физике - поскольку не обладает ни соответствующими знаниями в естественных и точных науках, ни даже знаниями в области научной методологии.
Что ему остается делать?
Или заниматься самообразованием в областях, достаточно далеких от его деятельности, или верить на слово каким-то авторитетным ученым.
Эта вера имеет для упомянутых авторитетных ученых огромное значение – ведь от нее зависит общественный престиж, объем финансирования и близость к власти.
Геннадий приводит слова некого анонима, недовольного появлением моей статьи:
«Совершенно непонятно, зачем на сайте освещать глобальные проблемы современной науки с точки зрения дворника дяди Васи».
Практически, это выражение символа веры: люди делятся на физиков (каста брахманов) и дворников (каста шудр). Шудра не может написать ничего умного о физике, потому что он не для этого создан. Для занятий физикой Брахма создал брахманов-физиков.
4. Вот мы и встретились с физикой мифа.
Это - параллельная физика, не имеющая отношения к модели реальности в современном естествознании. Она описывает нереальный мир, выдуманный для внешних потребителей – цивилизованных нефизиков (в т.ч. для администраторов науки).
Физика мифа ориентирована на школьные знания нефизика, т.е. декорирована под классическую математику, физику и химию начала XIX века. Она оперирует слегка искривленным пустым евклидовым пространством (это математические тонкости). В пространстве движутся вещественные (массивные) микро и макро тела. Макро тела состоят из атомов, а атомы - из элементарных частиц. Тела взаимодействуют посредством полей, передающих сквозь пустоту постоянную или переменную силу. Сила порождает ускорение тел, как в законах Ньютона (только с поправкой Эйнштейна, а для микро тел – еще с квантовыми эффектами). Взаимодействия бывают 4 видов: гравитационные, электромагнитные, а для элементарных частиц также сильные и слабые. Элементарные частицы реагируют между собой (наподобие атомов и молекул в классической химии). Эволюция состояний всех этих объектов происходит в виде цепи причин и следствий, а время играет примерно ту же роль, что смена кадров в кино. В этой стройной картине мироздания есть еще несколько тонкостей и не до конца изученных нюансов, уточнением которых занимаются авторитетные ученые (читайте научно-популярные статьи).
Простая, понятная на уровне средней школы картина. Да еще освященная авторитетом старших брахманов… пардон, титулованных физиков. Красота!
Что там говорит дворник Александр Розов, будто эти интерпретации концептуально не соответствуют реальности, и от них надо отказаться?
Это же явные происки лженауки и «восточных религий» (тоталитарных сект), желающих разрушить здание современной физики и «зазомбировать» добрых граждан - например, убедить их, что Земля имеет форму чемодана, а солнце сделано из сливочного масла!
Соответственно, Геннадий Шевелев интерпретирует выступление кибернетика из моей статьи, как скрытую сектантскую пропаганду:
«О неизбежности революции в физике говорит и кибернетик. Он считает (и в этом трогательно солидарен с буддизмом), что «структура мироздания совершенно не такова, какой мы наблюдаем ее посредством органов чувств».
Снова возвращаемся к вопросу о мироздании и органах чувств. Геннадий совершенно уверен, что «правильная» физика такова, как показывают его органы чувств, а в обратном его пытается злонамеренно убедить Александр Розов и буддистская религиозная пропаганда.
Как уже было сказано выше, на самом деле Геннадий путает ощущаемое с привычным. Для него (как и для любого современного образованного человека) привычно считать, что Земля вращается вокруг Солнца, тела состоят из атомов, а те – из элементарных частиц. Он привык слышать о постоянстве скорости света, об искривлениях пространства вблизи массивных тел, и о прочих интересных эффектах теории относительности. Привычка так сильна, что он уже не отделяет эти представления от чувственного опыта (хотя понятно, что его чувства ни разу не показывали ему ничего подобного).
Геннадий Шевелев встает на защиту привычных интерпретаций, как будто злобный Розов покусился на его зрение, слух, обоняние и осязание.
5. На самом-то деле, Геннадий защищает пустоту.
Точнее – он защищает декорацию физики мифа. Серьезная теоретическая физика в своих моделях реальности уже пользуется совсем другими интерпретациями и другим полем терминов.
Поясню это на примере короткого текста:
«Изучены условия, накладываемые на эффективное действие N=4 суперсимметричной теории Янга-Миллса суперконформной суперсимметрией. Показано, что в N=4 суперсимметричной теории Янга-Миллса существует специфический однопетлевой член типа Весса-Зумино, который в точности воспроизводит магнитное взаимодействие между D3 бранами на языке супергравитации. Как и член типа Гейзенберга-Эйлера, этот магнитный член является точным (не перенормируется в старших петлях). Это объясняет, почему он появляется в двух дуальных описаниях взаимодействий D3 бран. Показано, что в то время как энтропия Бекнштейна-Хокинга растет с числом D3 бран как N 2, т.е. как энтропия свободного безмассового газа супер-Янга-Миллса, энтропия M5-бран растет как N 3. Поскольку предполагается, что теория M5-бран является необычной шестимерной конформной теорией, полученный результат означает, что коррелятор двух тензоров энергии-импульса должен быть пропорциональным N 3. Проведен систематический анализ однопетлевой статсуммы ассоциируемой с вильсоновской петлей на языке калибровочной теории. Показано, что струнное выражение хорошо определено и калибровочно независимо. Проблема вычисления коэффициента в ведущей поправке в режиме сильной связи к аналогу 1/L кварк-антикваркового потенциала сведена к нахождению спектра нескольких одномерных операторов Шредингера».
Это - фрагмент из отчета о научной деятельности в 2000 г. отделения теоретической физики им И.Е.Тамма, Российской Академии наук.
Такая терминология сложилась в теоретической физике по мере включения в нее аппарата современной абстрактной геометрии с целью построения более адекватных моделей пространства-времени и взаимодействий.
Рекомендую досточтимому Геннадию и другим цивилизованным нефизикам посчитать, какой процент слов в этом тексте им понятен и сколько знакомых физических терминов они здесь встретили.
Но Геннадий обращается не к этим работам, а к специфическим трудам авторитетного ученого - популяризатора:
«В мои руки очень кстати попала новая книга акад. Э.П. Круглякова «Ученые» с большой дороги – 2» (М.: Наука, 2005). Едва раскрыв ее (уже на стр. 12), читаю: «Один из наиболее известных лжеученых, академик Академии естественных наук, не так давно писал: «Официальная наука отстает от новых разработок, ...наблюдается кризис в фундаментальных, теоретических и экспериментальных науках, кризис общепринятой научной парадигмы». Не правда ли, совпадение с рассуждениями Александра почти дословное. Даже почему-то подумалось, что А. Розов – это не реальное лицо, а псевдоним того самого академика».
Справедливости ради отмечу, что Геннадий добавляет: «Но я тут же отогнал это вздорное предположение…».
Отогнал он его недалеко и не надолго, поскольку из текста это «вздорное предположение» не убрано. В общем, я стал псевдонимом даже не одного, а сразу двух «известных лжеученых», поскольку первая часть «лженаучной» цитаты принадлежит акад. Геннадию Шипову (Я знаю Бог ЕСТЬ), а вторая – акад. Анатолию Акимову (Прорыв в XXI век!) .
Еще смешнее вышло с дословностью. Я тщетно искал в тексте своей статьи слова «официальная», «отстает», «кризис» и «парадигма». Их там нет – да и с чего бы им там быть? Я ведь писал не о мифическом кризисе физики, а об устаревшей терминологии и порожденной ею порочной интерпретации картины мира. Я писал о том, что если отбросить априорно ошибочную интерпретацию "наглядного физического смысла" (т.е. физику мифа), то 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.
Какие именно модели оказались удачными – видно из фрагмента отчета по теоретической физике (приведенного выше).
Но Геннадий так возмущен моим посягательством на привычную картину физики мифа, что бьет тараном в открытую дверь, продолжая цитировать Круглякова:
«В мировом научном сообществе сложилась четкая и ясная методология, позволяющая отделить науку от лженауки… Один из критериев научности результата состоит в возможности его воспроизведения и подтверждения другими исследователями».
Дело в том, что здесь я полностью согласен с Кругляковым.
Если быть более точным – мы оба здесь согласны с Лениным, который сказал проще: «практика – критерий истины».
6. А вот дальше позиции расходятся.
У Круглякова сказано: «Сколь угодно сенсационный результат, противоречащий существующим научным представлениям и не подтверждающийся независимыми исследовательскими группами, не может быть признан научным. Разумеется, такой критерий лженауку никак не устраивает».
Здесь идет почти незаметная для нефизика подмена одного условия (подтверждение практикой) двумя (подтверждение практикой и не противоречие «существующим научным представлениям»).
Второе условие Круглякова отдает явным идеализмом. Как писал, опять же, Ленин, объективная истина «не зависит от субъекта, не зависит ни от человека, ни от человечества», а Кругляков сделал ее зависимой от существующих представлений некой группы людей. Ленин и об этом писал: «всякую истину, если ее сделать чрезмерной, если ее преувеличить, если ее распространить за пределы ее действительной применимости, можно довести до абсурда, и она даже неизбежно, при указанных условиях, превращается в абсурд».
Критерий Круглякова как раз полностью устраивает лженауку, открывая для нее несколько блестящих перспектив.
1. Если фальсифицировать несенсационный результат, соответствующий существующим научным представлениям – то можно избежать проверки. Метод очень распространен, так защищено множество диссертаций и даже получен ряд престижных премий.
2. При наличии достаточного административного ресурса, можно утвердить приказом «перечень существующих научных представлений», и создать всей своей школе режим бесконтрольности, а другим школам – режим многократных проверок с пристрастием.
3. При более гибком использовании административного ресурса можно торговать «зеленым коридором», включая те или иные направления в перечень. Можно торговать также и «красным коридором», т.е. исключением каких-либо направлений из перечня и делая их подозрительными (т.е. проверяемыми с пристрастием).
4. Можно даже играть в большую политику, формируя «перечень существующих научных представлений» в зависимости от идеологических, религиозных или мировоззренческих пристрастий правящей элиты. Можно включить туда учение коммунистической партии или учение православной церкви – смотря что в фаворе.
Так что критерий Круглякова – это очень удобный инструмент. Незаменимый для тех, кто хочет быть крупным ученым, но наукой заниматься не может (или образование подкачало, или интеллект недотягивает).
2-й критерий «лженауки» Круглякова - противоречие «существующим научным представлениям» - возник вполне закономерно. Социально-экономические причины создали «физику мифа». Квазинаучное мировоззрение ортодоксальных нефизиков (вера в «авторитетных» ученых), породило характерные догматические институты. Естественно, возникла не только корпоративная жреческая иерархия, но и обслуживающий ее аппарат борьбы с ересями (инквизиция), охраняющая чистоту догматики. Так же естественно, что для пользы дела, еретическая деятельность внутри корпорации допускается – при условии внешней лояльности. Пример уже приводился - отчет отделения теоретической физики РАН за 2000 г.
Но вне «священных стен» любые проявления неортодоксальности вызывают реакцию в форме административных выволочек (для госслужащих) или наклеивания позорных ярлыков (для всех остальных).
В такой атмосфере прекрасно себя почувствовали все аферисты от псевдонауки, даже неортодоксальные. Если носителями ярлыков стали многие нормальные ученые, то псевдоученым достаточно просто смешаться с ними, не забывая повторять: «нас обижают лишь за инакомыслие, как и этих».
Всем хорошо – только настоящим ученым плохо: внутри «священных стен» - засилье догматиков, за стенами – орда варваров-аферистов. Хоть в дворники подавайся.
7. Какой из всего этого выход?
Только один: популяризация общей картины естествознания в его современной форме, а не в форме «физики мифа». Это только кажется, что методы современной теоретической физики из-за крайне сложного математического аппарата, совершенно непредставимы для обычного нефизика. В общих чертах любые, даже самые сложные математические построения, могут быть описаны или изображены понятным образом. Только не надо бояться отойти от привычной картины школьной физической лаборатории – и все замечательно получится.
Главным результатом популяризации современного естествознания будет исчезновение низкопоклонства нефизиков перед монументальными научными (или псевдонаучными) терминами. Это немедленно пробьет в корабле псевдонауке огромную дыру ниже ватерлинии, на которую не заведешь никакой пластырь. Буль-буль – и дело сделано, от флота псевдонауки осталась одна мелочь, а академик Кругляков может заняться каким-нибудь другим делом, где его ждет больший успех, чем на нынешнем поприще.
Между прочим, и многим физикам - профессионалам такая популяризация пригодится, ведь те из них, кто работает в узких областях, зачастую утрачивают видение картины в целом, а значит – могут не заметить какую-то перспективную возможность в своей сфере.
Остановлюсь на последнем абзаце из отзыва Геннадия Шевелева: «Если так велика охота сделать свой вклад в физику, займитесь ею профессионально, изучите всесторонне (а не только по публикациям в СМИ) и докажите свои утверждения воспроизводимыми научными экспериментами, доложив о них в первую очередь коллегам-физикам на научном собрании или в специализированном рецензируемом издании. Только и всего, совсем просто! Так делают во всем мире».
Высказывание в духе все той же квазинаучной веры ортодоксальных нефизиков (хотите говорить о вечном – проситесь в касту брахманов, хотите говорить о естествознании – просите, чтобы вас приняли в физики).
Как будто физика касается только физиков.
Если бы дело обстояло так, президиум РАН, наверное, не издал бы в 1999 году обращение «ко всем членам российского интеллектуального сообщества» с призывом:
«Активно реагировать на появление псевдонаучных и невежественных публикаций как в средствах массовой информации, так и в специальных изданиях, противодействовать осуществлению шарлатанских проектов, разоблачать деятельность всевозможных паранормальных и антинаучных "академий", всемерно пропагандировать подлинные достижения и ценности научного знания, рациональное отношение к действительности».
Многие откликнулись – и я, в том числе. Простой российский дворник, решивший в свободное от махания метлой время не пить водку и забивать козла, а натурально «противодействовать осуществлению шарлатанских проектов» и «пропагандировать подлинные достижения и ценности научного знания, рациональное отношение к действительности».
В Физики я проситься не стану - годы не те и любимую работу бросать не хочется. И потом, если я уйду в физики, кто же подметет улицу? Не Кругляков же (он наверняка тоже не захочет бросать любимую работу). Так что буду продолжать свою деятельность на общественных началах.
Кроме того, вопреки мнению досточтимого Геннадия, «во всем мире» множество людей занимаются физикой и другими естественными науками в качестве любителей, и некоторые достигают некоторых успехов.
Но отзыв Геннадия все равно был очень полезен. Он заставил меня задуматься о том, какие сложности предстоит преодолеть в этом деле и на что обратить особое внимание – за что огромная ему от меня благодарность.