Мах Э. М36 Познание и заблуждение. Очерки по психологии ис следования Э. Мах
 Скачать 1.9 Mb.
|
|
10 11 зиций детерминизма или индетерминизма доказать нельзя. То- лько наука совершенная или доказанная невозможность всякой науки могли бы здесь решить вопрос. (...) Но во время исследо- вания всякий мыслитель по необходимости теоретически де- терминист. Это имеет место и тогда, когда он рассуждает лишь о вероятном. Принцип Якова Бернулли, «закон больших чи- сел», может быть выведен только на основе детерминистиче- ских предпосылок. Когда такой убежденный детерминист, как Лаплас, который мечтал о мировой формуле, мог как-то вырази- ться, что из комбинации случайностей может получиться самая поразительная закономерность, то этого не следует понимать в том смысле, будто, например, массовые явления статистики со- вместимы с волей, не подчиненной никакому закону. Правила теории вероятностей имеют силу только в том случае, если слу- чайности —- суть скрытые усложнениями закономерности» [4, с. 287]. Предостерегая от интерпретации квантовой механики на основе «скрытых параметров», предлагается понимать данное высказывание в свете вероятностной природы микромира, где по-прежнему имеют место закономерности, но иного рода, описываемые уравнениями квантовой механики. «Каждое но- вое открытие, — читаем мы далее, — вскрывает проблемы в нашем понимании, обнаруживает незамеченный до тех пор остаток зависимостей. Таким образом и тот, который в теории является крайним детерминистом, на практике все же бывает вынужден оставаться индетерминистом и именно в том случае, если он не хочет отделаться умозрениями от важнейших откры- тий». Как известно, при создании и осмыслении квантовой тео- рии оказалось необходимым заново проанализировать устояв- шиеся представления классической механики, в частности, воз- можность одновременного измерения координат, компонент импульса и момента количества движения частиц. Трудности становления квантовой механики в 20—30-е годы и ее усвоения студентами сегодня как раз состоят в том, что при использова- нии координат и импульсов частиц «мы забываем об их земном происхождении и воспринимаем их как нечто неизменно дан- ное» [2]. Неслучайно многие философы, догматически тракто- вавшие положения материалистической философии, усмотрели в физиках — создателях квантовой механики — последователей Маха, и именно за это Н. Бора, Э. Шредингера, В. А. Фока и других обвиняли в махизме. Э. Мах и концепция дальнодействия Идеи Маха наиболее тесно связаны с третьей из названных выше дуалистических парадигм — реляционной, представлен- ной в физике в виде теории прямого межчастичного взаимодей- ствия. Построив, следуя идеям Маха, общую теорию относитель- ности, Эйнштейн понял, что она не соответствует философии знаменитого физика, и изменил свое восторженное отношение к ней. Вот как писал об этом сам Эйнштейн: «По мнению Маха в действительно рациональной теории инертность должна, подоб- но другим ньютоновским силам, происходить от взаимодействия масс. Это мнение я в принципе считал правильным. Оно неяв- ным образом предполагает, однако, что теория, на которой все основано, должна принадлежать тому же общему типу, как и ньютонова механика: основными понятиями в ней должны слу- жить массы и взаимодействия между ними. Между тем не трудно видеть, что такая попытка не вяжется с духом теории поля» [7, с. 268]. С позиций метафизики это означает осознание различия парадигм общей теории относительности и идеологии Маха. Обратимся к истокам его мировоззрения. Эрнст Мах родил- ся в 1838 году в окрестности города Брно (ныне Чехия), учился сначала в немецкоязычной гимназии, затем в Венском универ- ситете (1855—1860). Потом он преподавал также в немецкоязыч- ных университетах Вены (1861-1864), Граца (1864-1867) и в немецком отделении Карлова университета в Праге (1867-1895), т. е. он получил образование и сложился как ученый в рамках немецкой научной школы. Следует напомнить, что в середине XIX века эта школа была ведущей в мировых исследованиях, причем доминирующей в ней была концепция дальнодействия, которой придерживались такие ведущие ее представители, как В. Вебер, Л. Лоренц, Франц и Карл Нейманы, Г. Т. Фехнер, К. Ф. Целльнер и некоторые другие [8]. К ним примыкали и из- вестные математики Б. Риман и К. Гаусс, среди неопубликован- ных трудов которого, кроме работ по неевклидовой геометрии, были и любопытные соображения по концепции дальнодейст- вия. В середине XIX века в ведущей немецкой физической школе начало формироваться так называемое реляционное миропонима- ние — метафизическая парадигма, которая опиралась на катего- рии пространства (-времени) и материальных тел (частиц), тогда как третья категория — полей переносчиков взаимодействий — не входила в число первичных понятий и трактовалась лишь как вспомогательная. Представителями этой школы было высказано 1-2 13 много соображений, значительно опередивших свое время и предвосхитивших многое из того, что потом было получено в рамках теории поля. Так, в работах того времени дальнодействие понималось передающимся не мгновенно, а с некой конечной скоростью, отвергалась возможность «излучения» электрическо- го воздействия (сигнала) без предположения о существовании приемника, делался вывод о зависимости взаимодействия двух тел от наличия окружающей материи. Для описания последнего в работах В. Вебера использовалось понятие «каталитической силы», введенной Берцелиусом. В среде представителей этой школы обсуждались возможность дополнительных размерно- стей пространства, вопросы о сути понятия пространства, идеи неевклидовых геометрий и другие фундаментальные проблемы естествознания. Однако во второй половине XIX века после открытия уравнений Максвелла на первое место выдвинулась англий- ская физическая школа, опирающаяся на теорию поля, т. е. на триалистическую метафизическую парадигму, где самостоятель- ный характер имеет категория полей переносчиков взаимодейст- вий, описываемых дифференциальными уравнениями. Так в физике произошла смена доминирующих метафизических пара- дигм. Реляционная парадигма, которой придерживались немец- кие физики, оказалась преждевременной. Для ее утверждения тогда не хватило данных о существовании универсальной скоро- сти передачи взаимодействий (света), доказательства наличия элементарных носителей электрического заряда (электронов), атомарной структуры вещества, уточнения ряда формул элект- родинамики и некоторых других, полученных физиками-экспери- ментаторами позднее. Кроме того, дифференциальные уравнения давали ряд вычислительных преимуществ перед громоздкими рассуждениями в рамках концепции дальнодействия. В итоге многие идеи и результаты немецкой физической школы оказались забытыми или вновь открытыми в рамках тео- рии поля. Однако Эрнст Мах, воспитанный в период расцвета концепции дальнодействия, пронес ее идеологию через всю свою жизнь, и впоследствии именно через его труды научный мир смог познакомиться с реляционной метафизической пара- дигмой. В XX веке концепция дальнодействия возродилась в трудах по теории прямого межчастичного взаимодействия А. Д. Фокке- ра, К. Шварцшильда, Г. Тетроде, Я. И. Френкеля, Р. Фейнмана, Ф. Хойла и ряда других авторов, которые составляли лишь по- бочную ветвь в теоретической физике XX века. Однако идеи да- 14 льнодействия не раз помогали получить блестящие результаты, среди которых — создание Эйнштейном общей теории относи- тельности. Другой пример связан с именем Р. Фейнмана, лауреата Но- белевской премии за труды по квантовой электродинамике. Об этом он сам сказал в своей Нобелевской лекции: «Мне казалось совершенно очевидным, что представление об электроне, взаи- модействующем с самим собой, о том, что электрические силы действуют на ту же самую частицу, которая их вызывает, излиш- не, что оно даже глупое. Поэтому для оебя я решил, что электрон не может взаимодействовать с самим собой, а может взаимодей- ствовать только с другими электронами. Но это означает, что никакого поля нет. (...) Вот так все и началось. Моя идея каза- лась мне настолько логичной и настолько изящной, что я влю- бился в нее без памяти...» [9, с. 196—197]. И вновь, как и при создании общей теории относительно- сти, когда результат был получен, оказалось, что к нему можно прийти и без концепции дальнодействия. На этом основании, завершая свое выступление, Фейнман сказал: «А что же стало со старой теорией, в которую я влюбился еще юношей? Она теперь стала почтенной старой дамой, почти потерявшей былую при- влекательность. Сердце юноши уж не забьется учащенно при виде ее. Но о ней можно сказать самое лучшее, что можно ска- зать о пожилой женщине: что она очень хорошая мать и у нее очень хорошие дети. И я благодарен Шведской Академии наук за высокую оценку одного из них» [9, с. 231]. Но на этом история с концепцией дальнодействия в XX веке не закончилась. В 70-х годах в рамках концепции дальнодейст- вия сначала была построена приближенная (по константе грави- тационного взаимодействия G) теория прямого межчастичного гравитационного взаимодействия, а затем уже в 80-х годах в на- ших работах с А. Ю. Турыгиным [10] было показано, что в рам- ках реляционной метафизической концепции можно построить полную теорию гравитационных взаимодействий, совпадающую с выводами эйнштейновской общей теории относительности в любом приближении по G. Для этого необходимо не ограничи- ваться парными взаимодействиями между частицами, а учесть тройные, четверные и т. д. взаимодействия. Отсюда следует, что Эйнштейн напрасно поторопился отречься от идей Маха и кон- цепции дальнодействия: построенная им общая теория относи- тельности вполне может быть переформулирована и в духе идей Маха, вдохновивших на ее созлание. 15 Идеи Маха в новой смене парадигм Идеи Маха, как уже отмечалось, оказались важными при пе- реходе от триалистической метафизической парадигмы в физике к двум дуалистическим, в рамках которых развивалась теорети- ческая физика XX века. Однако в настоящее время перед наукой остро стоят такие фундаментальные проблемы, как построение единой теории физических взаимодействий, объединение прин- ципов общей теории относительности и квантовой теории и не- которые другие. Многолетние попытки их решения в рамках одной из названных дуалистических парадигм не увенчались успехом, что свидетельствует о метафизическом характере воз- никших проблем. Для их решения необходимо перейти к новой метафизической парадигме, поднимающейся над имеющими- с я — к монистической парадигме, которая опирается на единое нераздельное начало. Как представляется автору, основы такой парадигмы уже найдены, и для ее развития опять оказываются существенными идеи, выдвинутые Эрнстом Махом в ходе смены парадигм на рубеже XIX-XX веков. Здесь имеется в виду сформулированная Ю. И. Кулаковым теория физических структур [11], в которой, в частности, вместо самостоятельной категории пространства-времени предлагается использовать понятие отношения между элементами, под кото- рыми можно подразумевать тела, события или даже элементар- ные частицы. Пространство и время тогда можно рассматривать как специальный вид отношений, характеризуемых веществен- ными числами. Обобщение теории структур с вещественными отношениями на случай комплексных отношений и переход от одного множества элементов к двум (переход к бинарной систе- ме комплексных отношений), оказывается, позволяют выйти на описание прообраза известных видов физических взаимодейст- вий, а также приступить к решению задачи вывода классических пространственно-временных отношений, исходя из бинарных систем. Идеи, заложенные в этом подходе, как показал анализ науч- ного наследия Э. Маха, уже содержались в его трудах. Так, в данной книге можно найти его трактовку понятий пространства и времени: «... Во временной зависимости выражаются простей- шие непосредственные физические отношения. (...) В простран- ственных отношениях находит свое выражение посредственная физическая зависимость» [4, с. 437]. В этом и ряде других выска- зываний ученого содержится ключевое для всей реляционной парадигмы понятие отношения. В геометрии отношение не что иное> как расстояние (метрика), в теории относительности это 16 интервал, в физике — лагранжиан взаимодействия между двумя объектами. В современном изложении геометрии обычно исхо- дят из координат, а затем из них строятся расстояния, однако возможен противоположный ход рассуждений, когда исходным понятием является отношение, т. е. расстояние, из которого мож- но вывести и координаты. Примечательно упоминание Э. Маха о таком подходе к геометрии: «Интересную попытку обосновать евклидову и неевклидову геометрию на одном понятии расстоя- ния мы находим у Ж. Де Тилли (1880)» [4, с. 380]. Значительно позднее на этой же основе была написана^книга К. М. Блюмен- таля «Теория и применение геометрии расстояний» и разработа- на Ю. И. Кулаковым теория унарных физических структур с вещественными отношениями. Бинарные физические структуры положены в основу бинар- ной геометрофизики (см. [12]). Эта теория позволила подойти к решению ряда фундаментальных проблем современной физики и к обоснованию известных свойств классического пространст- ва-времени. В частности, на основе бинарной геометрофизики стало возможным ответить на сакраментальный вопрос, постав- ленный еще Э. Махом: «Почему пространство трехмерно?». Комплексные бинарные структуры строятся по образу и подо- бию унарных структур, из которых получаются известные виды геометрий, поэтому бинарные структуры можно рассматривать как новый тип геометрий — бинарных. В них вместо обычной геометрической размерности выступает ранг структуры (систе- мы отношений), задаваемый двумя целыми числами. Оказалось, что наименьший невырожденный ранг бинарных структур — это (3,3), приводящий к 4-мерной геометрии с сигнатурой (+ - —), что объясняет не только пространственную размерность три, но и одномерность физического времени. В рамках бинарной геометро- физики удается также объяснить "природу физических взаимодей- ствий и показать происхождение таких понятий, как потенциалы электромагнитных и иных взаимодействий. При переходе от бинарной геометрофизики к классической физике особое место занимает принцип Маха, так и не нашед- ший своего воплощения в рамках двух наиболее распространен- ных дуалистических парадигм. Напомним, в современной литературе можно встретить несколько формулировок этого принципа. Согласно взглядам Маха, кстати, согласующимся с холистическим подходом Лейбница, физический мир представ- ляет собой неразрывное целое, а свойства его отдельных частей, обычно понимаемые как локальные (присущие отдельно взятым системам), на самом деле обусловлены распределением всей ма- 17 терии мира, т. е. глобальными свойствами Вселенной. Он писал: «Природа не начинает с элементов, как вынуждены начинать с них мы. Впрочем, для нас счастье, если нам удается на некото- рое время отвести взор от огромного целого и сосредоточиться на его отдельных частях. Но мы не должны забывать тотчас зано- во исследовать то, что временно не учитывали, и внести допол- нения и поправки» [1]. Эта позиция распространялась ученым буквально на все об- суждаемые в его время физические понятия и явления, что, по-видимому, и породило множество интерпретаций принципа Маха. Одним из наиболее часто встречающихся определений явля- ется утверждение об обусловленности инертных масс тел распреде- лением всей материи во Вселенной. Как пишет Дж. Нарликар, «Для Маха масса и инерция были не присущими телу свойства- ми, а следствием существования тела во Вселенной, содержащей и другую материю» [13, с. 500]. Эти идеи, сформулированные еще в трудах представителей немецкой физической школы сере- дины XIX века, были возведены в ранг принципа (принцип Маха) А. Эйнштейном в 1918 году в статье «Принципиальное со- держание общей теории относительности» [14, с. 613]. Очевидно, что этот принцип соответствует монистической парадигме, однако он проявляется и в концепции прямого меж- частичного взаимодействия. Эрнст Мах, метафизика и философия Рассматривая проблемы, выходящие за пределы традицион- ных разделов естествознания, и поднимая вопросы, лежащие «за» или «над» физикой, т. е. относящиеся к сфере метафизики, Э. Мах неодобрительно отзывался о ней, солидаризируясь с по- зицией П. Дюгема. «Очень обрадовало меня сочинение Дюге- ма, — пишет он в Предисловии ко второму изданию «Познания и заблуждения». — В такой сильной мере встретить согласие у физиков я еще не надеялся. Дюгем отвергает всякое метафизи- ческое объяснение физических вопросов; он видит цель физики в логически экономном определении действительного; он счита- ет историко-генетическое изложение теории единственно пра- вильным и дидактически целесообразным. Все это — взгляды, которые я по отношению к физике защищаю добрых три десяти- летия.» Обратимся к книге Дюгема «Физическая теория. Ее цель и строение», переведенной и изданной в России с предисловием Э. Маха в 1910 году [15]. Здесь, в частности, обсуждается мне- ние, что «теоретическая физика не есть наука автономная, а она 18 подчинена метафизике» [15, с. 13], поскольку пользуется мето- дами, не основанными на непосредственных наблюдениях. И тут же он делает вывод: «Если изложенное мнение верно, то цен- ность физической теории зависит от метафизической системы, которую человек признает.» Далее Дюгем расшифровывает свою позицию: «Но ставить физические теории в зависимость от ме- тафизики вряд ли представляется пригодным средством для того, чтобы обеспечить за ними всеобщее признание. (...) Обо- зревая области, в которых проявляется и работает дух человече- ский, вы ни в одной из них не найдете той ожесточенной борьбы между системами различных эпох или системами одной и той же эпохи, но различных школ, того стремления возможно глубже и резче ограничиться друг от друга, противопоставить себя дру- гим, какая существует в области метафизики. Если бы физика должна была быть подчинена метафизике, то и споры, существу- ющие между различными метафизическими системами, должны были бы быть перенесены и в область физики. Физическая тео- рия, удостоившаяся одобрения всех последователей одной мета- физической школы, была бы отвергнута последователями другой школы.» Вся многовековая история натурфилософии, казалось бы, потдверждает эти слова Дюгема. Так было в античности при противопоставлении учений Платона, Демокрита, Аристотеля, то же наблюдалось с теориями на заре Нового Времени, которые возводились на основе метафизических систем Декарта, Ньюто- на, Лейбница или Гюйгенса. Вспомним слова, приписываемые И. Ньютону: «Физика, бойся метафизики!». Но тем не менее Ньютона, Лейбница, Гюйгенса и других считают не только фи- зиками, но и виднейшими метафизиками. XX век также не со- ставил исключение, и к метафизикам следует причислить Э. Маха, А. Эйнштейна, Н. Бора, В. Геизенберга и других классиков тео- ретической физики, несмотря на возражения некоторых из них. Анализ метафизических представлений прошлого показыва- ет [6], что правильнее говорить не о множестве различных метафи- зик, а о единой метафизике, представляющей собой иерархию из 8 метафизических парадигм, которые не противоречат, а допол- няют друг друга, отражая собой видения одной и той же реально- сти под различными углами зрения. Подчеркнем, что речь должна идти не об аморфном наборе метафизических систем, а о замкну- той системе, охватывающей весь спектр возможных пониманий мира от холистского (монистическая парадигма) до редукцио- нистского (триалистическая парадигма). Физическое, геометри- ческое и реляционное миропонимания занимают в этой иерархии |