Философия. Философия_ответы. Билеты для кандидатского экзамена по истории и философии науки в группе Хмелевской
 Скачать 2.28 Mb.
|
|
Согласно одной из интерпретаций в петлевой теории квантовой гравитации, основными объектами являются квантовые ячейки пространства планковского масштаба. Они опре- делённым способом соединены друг с другом. «Законом их соединения и их состоянием управляет некоторое поле, которое в них существует. Величина этого поля является для этих ячеек неким «внутренним временем»: переход от слабого поля к более сильному полю выглядит совершенно так, как если бы было некое «прошлое», которое бы влияло на некое «будущее»». Таким образом, на планковском уровне реальности время подтверждает свой статус «упрямой иллюзии» (А.Эйнштейн). Вдали от сингулярности, во Вселенной с малой концентрацией энергии «ячейки как бы «сплавляются» друг с другом, образуя привычное нам «сплошное» пространство-время». Последнее более-менее понятно. Зато совершенно неясно, на основе каких соображений величина поля внутри планковской ячейки является неким «внутренним временем»? Мож- но, конечно, связать возрастание силы поля со временем, но не более того: утверждение же о том, что время увеличивается с возрастанием величины поля — просто подмена понятий. И действительно, прошлое состояние поля (слабое поле) сменилось на новое (будущее) со- стояние (сильное поле): все это происходило во времени, когда оно «текло» от прошлого к будущему, а в определённые моменты времени поле меняло свои значения. Кроме того, совершенно не ясно, в каком смысле можно говорить о поле внутри планковского кванта. Другими словами, изменения скалярного поля предполагают наличие времени. 68 Но можно ли утверждать, что пока поле не меняло своего значения, время не текло, его просто не было? Если это так, то стол, неподвижно стоящий в углу комнаты, также должен находиться вне времени. Но это не так: стол, находясь на одном месте, в своей инерциаль- ной системе отсчета всегда движется во времени. Это следует как из специальной теории относительности, так и из привычных представлений. Поэтому логично предположить, что скалярное поле «внутри» планковского объема также движется во времени, не меняя своих значений. В спецрелятивистском плане это так, однако, в данном же случае такое измене- ние во времени должно происходить на планковском уровне в присутствии квантованной гравитации. А это существенно усложняет рассмотрение. Кроме того, соотношение неопре- деленности свидетельствует о флуктуациях энергии и времени на планковском масштабе. На планковском масштабе, но не внутри планковского кванта! Но, может быть, это поле, меняясь, действительно определяет течение времени? «Так- же» как стрелка часов «определяет» течение времени. Ведь о времени мы, собственно, ничего и не можем сказать, кроме того, что стрелка часов переместилась на определенный угол. Но в нашем случае существует серьезная особенность: планковское время — это предель- ное время в природе. Если это так, то оно неделимо в метрическом смысле. Это означает, что «внутри» неделимого кванта времени не может происходить никаких физических про- цессов как изменений в любом физически значимом смысле. Говорить об изменении поля внутри планковского кванта — нонсенс. Собственно, это понятно уже из того, что поле — в метрическом смысле протяженная физическая реальность. Поэтому планковский квант (например, планковский объем) как предел не может содержать внутри себя протяжен- ность. Здесь, следует переходить, например, к рассмотрению неметрических отношений сосуществования в физике и построения неметрической физики как программы. Принципиальным является вопрос о предельности планковского времени. По аналогии с рассмотрением проблематики, связанной с возможностью существования размеров, меньше планковских, рассмотрим вопрос о том, могут ли существовать интервалы времени меньше планковского времени 10 −43 с. Так, Б.Грин пишет: «В итоге, на масштабах более мелких, чем планковская длина и планковское время, квантовая неопределённость делает ткань космоса настолько перекру- ченной и искаженной, что обычные концепции пространства и времени более не примени- мы». Подобную трактовку можно было бы понять так: пространство и время квантованы не в смысле своего предельного значения, а становятся просто мелкой пространственной и временной структурами. Но не предельно возможными. Отсюда следует, что должны существовать и более малые пространственные размеры, а также временные периоды ре- альности. По-видимому, подобный подход не продуктивен по нескольким причинам. Во-первых, «обычные концепции пространства и времени более не применимы» уже на уровне ато- мов и элементарных частиц, далёком от планковского. В частности, согласно соотноше- нию неопределенности, координата и импульс не коммутируют; в макромире же подобного свойства между координатами и импульсом не существует. Во-вторых, становится концеп- туально неясной природа планковского масштаба — он перестает быть предельным уровнем физической реальности. В ряде моделей планковской физики (теория струн, петлевая квантовая гравитация) привычное непрерывное (течение) времени появляется только на «более большом», на «бо- лее грубом» макроскопическом уровне. Т.е. время, также, как и пространство, становится принципиально эмерджентной сущностью. По крайней мере, таким становится обычное, непрерывное время. Несомненно, что это — серьёзное изменение представлений о природе времени. Но принципиально важно, что и в этом случае даже на планковском уровне время 69 не исчезает полностью. Остаются планковские «тики» длительностью 10 −43 с. Но планковское время имеет очень странную природу: • это не длящееся время. Оно квантовано и с точки зрения квантовой теории некор- ректно рассматривать длительности «внутри» 10 −43 сек. Оно не течёт; • у него нет направленности (отсутствие стрелы времени); • у него (и «внутри» него) нет ни прошлого, ни будущего, а, возможно, существует толь- ко квант настоящего, который представляет собой этот странный «интервал» 10 −43 с. По существу, это — физический квант мгновения. Но может быть верна совершенно другая, радикально метафизическая оценка этой ситуа- ции: «“пространство” между линиями сетки находится вне границ физической реальности». А вот как она описывает сосуществование планковских моментов времени: «Время может иметь зернистую структуру с отдельными моментами, тесно упакованными друг к другу, но не сливающимися в сплошной континуум». Что же может представлять собой плотная упаковка квантов времени? Условно изоб- разим каждый квант времени в виде кружка. Что может означать «касание» квантов вре- мени? Причем, как следует из вышеприведенной интерпретации, они не должны сливаться в непрерывный континуум времени. Однако поскольку на планковском уровне исчезают метрические отношения, то сам вопрос становится некорректным. Но тогда, быть может, планковские кванты времени отстоят друг от друга на бесконечно малую величину? Нет, т.к. отсутствуют метрические отношения, в том числе и на бесконечно малых временных промежутках. Конечно же, можно возразить, что нельзя представлять себе квант времени или про- странства в виде кружочков. Например, потому что любые квантовые объекты, в том числе и планковские кванты должны обладать корпускулярно-волновыми свойствами. Но подоб- ный аргумент ведет к не менее значительным трудностям, связанным с попыткой представ- ления (пусть даже чисто теоретически) планковского кванта в виде волны. По-видимому, здесь нужны новые неметрические представления о физических объектах и процессах в дискретном пространстве-времени. Не менее сложный вопрос связан с тем, какова природа флуктуаций на планковском масштабе (если, конечно, они там существуют)? Может ли существовать флуктуация план- ковского элемента реальности? Могут ли существовать флуктуации внутри планковско- го кванта? Каков физический смысл флуктуации внутри планковского кванта? Что такое флуктуация в предельно возможной плотности 10 94 г/см 3 ? Вероятно, существует выбор из следующих двух возможностей: либо представления (природа) о флуктуациях как откло- нениях от среднего значения являются универсальными и являются всеобщим принципом природы, либо необходимо вырабатывать какие-то новые представления о флуктуациях для форм бытия материи (и для форм движения материи) в её экстремальных состояниях. Что может представлять собой флуктуация в физически предельно малых периодах времени? Ведь квант времени не флуктуирует! А любая флуктуация — это изменение каких- то характеристик во времени. Явная несостыковка. На самом деле ситуация даже ещё хуже: ведь на уровне квантовой гравитации, а следовательно, и на планковском уровне даже в соответствии с уравнением Уилера-де Витта времени просто не существует. Можно ли себе представить физические процессы без времени? Можно ли себе представить любое изменение в природе вне времени? Можно также отметить ряд попыток построения сложных темпоральных конструкций типа «времени до времени», интерпретации квантовой механики с двойным временем, трёх- мерная теория времени и др. Большинство из них имеют выход на квантовую космологию. 70 Далее по мне два не кардинально важных параграфа Проблема времени и две фундаментальные физические программы. Подобные и другие подходы к проблеме времени в квантовой космологии позволяют сделать предположение о постепенном формировании двух фундаментальных физических программ: программы построения неметрической физики, и программы физики без времени. Причём вторая про- грамма более радикальна. Дискретная физика существует и сейчас. Например, это — физи- ка кристаллов, физика на решетке и т.д. Но здесь предполагается радикальная перестройка всей физики. Она должна строиться не на континуальной парадигме, а принципиально на дискретной. Если эти тенденции имеют перспективу, то, возможно, они будут реализовываться в два этапа: на первом будет более быстрыми темпами формироваться неметрическая физика, а уже затем на втором будет необратимый переход к физике без времени. 1.23.4 Программа построения неметрической физики. Если оставить время в качестве всеобщей (философской) категории, то оно должно со- хранить фундаментальную роль и в науке о природе. Но поскольку на микроскопическом, прежде всего, планковском уровне реальности время теряет свои метрические свойства, то следует развивать представления о его неметрических свойствах, а в отношении физическо- го познания — создавать неметрическую планковскую физику, в которой время приобретает некоторые принципиально новые формы. Необходимость развивать новые представления о неметрических свойствах времени особенно остро встает в планковской космологии. В част- ности потому, что в ней остается только один квант времени (момент рождения Вселенной). В рамках концепции времени как длительности между процессами и событиями необходимо попытаться отыскать в неметрическом подходе такие процессы, которые могут происходить вне метрических отношений пространства и времени. Это могут быть пространства большей сложности. Определяющим свойством метрических пространств, которые представляют собой важ- ный класс топологических пространств, является возможность задания для любых двух точек , расстояния ρ(x, y) между этими точками. Это расстояние должно обладать следу- ющими свойствами: 1. ∀x, y : ρ(x, y) = ρ(y, x). 2. ∀x, y : ρ(x, y) ≥ 0, причём ρ(x, y) = 0 только при x = y. 3. ∀x, y, z : ρ(x, z) + ρ(y, z) ≥ ρ(x, y) (неравенство треугольника). Важность метрического пространства для физики состоит в том, что в таком пространстве возможно проводить измерения. Тем не менее, возможно, что время действительно исчезает, но это не означает в данной программе, что время как характеристика движения исчезает совсем, ведь тогда исчеза- ет физика как наука, описывающая природные процессы. Чрезвычайно трудно предста- вить себе физические процессы вне времени. Но время может исчезнуть в том смысле, как мы его понимаем. Просто время теряет свои метрические характеристики. Так, невозмож- но измерить период времени между двумя планковскими моментами времени в квантовой гравитации: между планковскими «тиками» нет никакой длительности. Возможно, время приобретает дополнительные топологические свойства к уже существующим свойствам од- нонаправленности, одномерности и т.д. Но в неметрической физике будет нечего измерять. Квантовая и особенно планковская космология неизбежно ведут к неметрической фи- зике. Хотя, на планковском масштабе время существует, но оно квантовано. Но между 71 квантами времени времени нет, в частности, потому что нет планковского кванта невреме- ни. Это приводит к любопытной онтологии: на данном уровне господствует (темпорально) предельно квантованная мерцающая (мигающая) реальность. Любопытный и парадоксальный пример неметрической природы времени — кротовые норы: движущийся объект исчезает в одной горловине кротовой норы, а затем появляется из другой, может быть за несколько световых лет от первой в нашем обычном простран- стве. Для внешнего наблюдателя время между падением в одну горловину и появлением в другой, конечно же, остановлено. Можно сказать — исчезает. Для внутреннего же наблюда- теля, который связан с объектом, попавшим в горловину кротовой норы, проходит конечное время. В данном случае собственное время и внешнее время резко и радикально расходят- ся. Различие между этими двумя типами времени существует и в теории относительности. Возможно, что в случае кротовых нор можно говорить о ещё большей их радикализации. Похоже, что с топологическими ручками и кротовыми норами связано ещё какая-то более радикальная концептуализация физических представлений. Нужно отметить, что в настоящее время исследуются отдельные элементы неметриче- ской физики. Существуют и теории, претендующие на фундаментальность, которые яв- ляются полностью неметрическими. Ярким примером подобной теории является теория петлевой квантовой гравитации. Но этим исследованиям в их совокупности не хватает мас- штабности и коллективной целенаправленности, чтобы стать программой научных исследо- ваний. Должно возникнуть ещё больше серьёзных результатов, а самое главное — должны быть получены новые концептуальные идеи и принципы. Неметрическая программа долж- на стать такой же фундаментальной как программа геометризации физики, в то время как современная ситуация с неметрической физикой отчасти напоминает положение дел в формирующейся программе топологизации физики. 1.23.5 Программа физики без времени. Как мы уже видели выше, в ряде фундаментальных направлений современной теорети- ческой физики — например, в петлевой квантовой гравитации — оформляется тенденция исключения из физики времени на планковском масштабе. Эта же тенденция изначально заложена в теорию твисторов: «Обычные пространственно-временные понятия не фигури- руют изначально среди ингредиентов теории твисторов, а должны быть построены из них». Что это означает? Может ли физика обойтись без времени? Можно ли представить себе фи- зические процессы вне времени? Однако известно, что современная фундаментальная фи- зика в основном занимается модельным конструированием, поэтому модельно и конструк- тивистски представить себе физику без времени вполне возможно. Но если придерживаться точки зрения, что физика изучает природу, то можно ли представить себе природный про- цесс вне времени? Это кажется невозможным, и любые предлагаемые подобные варианты представляют собой жалкие уловки, из которых слишком явно «торчат уши». В принципе, конечно же, можно рассматривать физические процессы чисто формаль- но, не вводя представлений о времени в явном виде. Существует, например, алгебраиче- ская квантовая теория поля, первоначальный вариант дискретной комбинаторной физики Р.Пенроуза и др. Но это слишком формальный путь. Вместе с тем, время согласно СТО рав- но нулю (или неопределенно?) для фотона. Т.е. в современной физике на фундаментальном уровне существуют объекты (фотоны, гравитоны), которые существуют, фактически, вне времени. На наш взгляд, время может быть исключено из физики при следующих условиях и в следующих смыслах: 1. Если будет исследоваться некий онтологически радикально удаленный от макромира уровень физической реальности, на котором наблюдателю, обладающему макроскопи- 72 ческой природой со всеми её особенностями, будет невозможно не только наблюдать, причем даже опосредовано, но и конструировать эти физические процессы. Т.е. этот уровень физической реальности будет обладать такими качественными (онтологиче- скими) своеобразием и особенностями, что будет непонятно из чего и что конструи- ровать. В случае рассмотрения времени как характеристики физических процессов (например, время — как периодичность вращения Земли или даже показания стрелок часов) в описанной ситуации придется сделать вывод, что время исчезает. При этом мы можем привыкнуть к тому, что времени нет, и будем строить абстрактные, чисто математические теории. Некоторые элементы этой тенденции (этой сциентистской фу- турологии) просматриваются уже в настоящее время (например, во всё большей ма- тематизации и во все большем абстрактном характере современной фундаментальной науки). Существенно, что в этом случае мы не можем говорить об исчезновении вре- мени во всеобщем философском онтологическом смысле. Тем не менее, не исключено, что здесь время исчезает для нас навсегда. И для современных, так называемых, эф- фективных теорий, время потеряет свою дискриптивную научную эффективность. По существу, ситуация следующая: на нашем уровне любые представления о времени, которое связано с протеканием физических процессов, будут в пределе закрыты. Здесь время будет иметь предел, например, планковский. Но разум сможет найти в единой Вселенной новые какие-то эмпирические коннекты, связи с этими более глубокими уровнями реальности. Этому есть важный пример. Казалось бы квантово-полевой вакуум вообще бесчастичный, но тем не менее он на- прямую взаимодействует даже с макромиром (с макрообъектами — известный эффект Казимира). На это в данном случае вся надежда: экстраполируя эпистемологическую суть эффекта Казимира, можно предположить, что, возможно, мир эмпирически ни- когда не закрыт ни на каком уровне. И чтобы восстанавливать эмпирическое единство мира в смысле обобщенной сути эффекта Казимира, придется не раз радикально пе- ресматривать все наши представления и методы познания. Но он не односвязен. Все уровни реальности качественно различны, эмерджентно различны вплоть до возмож- ной принципиальной ненаблюдаемости. |