Физик в тисках метафизики

Я завершил слушать книгу Lee Smolin,  Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe (Ли Смолин, Возвращение времени: от кризиса физики к будущему вселенной). Ниже мои комментарии ко второй части книги Свет: возвращение времени.

О первой части книги: Иллюзия времени в физике

В целом книга производит неплохое впечатление, в особенности если сравнить ее с книгами Стивена Хокинга Высший замысел и Дэвида Дойча Начало бесконечности. Хокинг не сомневается в том, что Вселенная напоминает игру Жизнь и физики уже практически установили правила игры. В книге Хокинга вообще не видно сомнений, ведь образованному человеку все должно быть понятно: философия умерла, свобода воли — это иллюзия, человек — это биологическая машина.

Дойч в Начале бесконечности уже опирается на философию. Правда из философии он признает в основном только критический реализм Карла Поппера, что тем не менее по сравнению с Хокингом в относительном измерении дает как раз бесконечность: 1/0 = ∞. Меня оттолкнуло от книги Дойча то обстоятельство, что после краткого введения в мультиверс Дойч начал рассматривать все на свете. Меня в особенности умилило то, как Дойч начал критиковать избирательную систему Германии: известный физик посчитал, что ему с точки зрения критического реализма и физики виднее, как немцы должны устраивать свою жизнь.

Смолин в отличие от Дойча в своей книге полностью остается в рамках физики. В отличие от Хокинга Смолину не нравится аналогия с игрой Жизнь и он предпринимает разные попытки, чтобы показать, что будущее не предопределено. В книге Смолина видны сомнения и мне это понравилось. Мне нравится когда автор рассказывает про разные подходы, которые противоречат друг другу.

Игра Жизнь не нравится Смолину тем, что в ней присутствую трансцендентные правила, которые определяют ход игры и в то же время находятся вне игры. Смолин не доверяет трансцендентным понятиям и считает, что их следовало бы исключить при построении физической теории. На этом пути он делает интересные заявления про математику:

‘вселенная не идентична и не изоморфна математическому объекту’

‘… физика больше не может пониматься как поиск точно идентичного математического двойника для вселенной. Эта мечта должна рассматриваться теперь как метафизическая фантазия, которая могла стимулировать поколения теоретиков, но сейчас блокирует путь дальнейшего прогресса. Математика продолжит быть служанкой науки, но она больше не может быть королевой.’

Основной вопрос, рассматриваемой во второй части книги Смолина, связан с возможностью построения физической теории, пригодной для описания всей вселенной. Смолин критикует ньютоновскую парадигму и связанную с ней концепцию трансцендентных законов физики. На этом пути Смолин обращается к философским концепциям Лейбница и Пирса. Смолин заимствует у Лейбница принцип достаточного основания, а у Пирса концепцию закона как привычки (принцип прецендента в становлении закона физики согласно Смолину).

Смолин говорит, что теория образования 10^500 независимых друг от друга вселенных во время Большого взрыва (см. например книгу Хокинга Высший замысел) противоречит принципу достаточного основания Лейбница и поэтому должна быть отвергнута. Смолин утверждает, что только придание фундаментального характера времени может позволить создать физическую теорию, которая даст объяснение тонкой настройки вселенной и при этом не будет противоречить принципу достаточного основания.

С моей точки зрения Смолин, как и другие космологи, хочет научным путем решить метафизические проблемы. Следует отметить, что в своей книге Смолин употребляет слово метафизика несколько раз при критике концепций других космологов. Однако похоже, что он сам уверен в возможности выйти за рамки метафизики. На чем основана эта уверенность мне осталось непонятным. Простой пример. Смолин борется с трансцендентными понятиями, которые находятся вне времени. Тем не менее, он основывает свою позицию на принципе достаточного основания, который таким образом невольно становится трансцендентным. Законы физики возникают, принцип достаточного основания остается неизменным.

Хочу отметить, что в постановке вопроса о тонкой настройке вселенной явно прослеживается наследие обсуждений схоластов. У Аристотеля бог был отражением свойств вселенной, какова вселенная, таков и бог. Вопрос о том, почему вселенная именно такая, какая она есть, в философии Аристотеля просто не мог появиться.

Ситация изменилась в христианстве, где бог создал вселенную из ничего (creatio ex nihilo). При этом, как заметил Августин, бог создал вселенную вместе с пространством и временем. Кстати, современная космология с радостью ухватилось за решение Августина. Так вот, при создании вселенной из ничего возникает логичный вопрос, мог ли бог создать другую вселенную или бог был обязан создать именно такую вселенную, которую он создал.

Тут мнения расходились. Одни говорили, что бог мог создать любую вселенную (волюнтаризм бога) и что единственное ограничение на бога заключалось в логической непротиворечивости: нарушить законы логики было слабо даже христианскому богу. Лейбниц же (можно увидеть влияние принципа достаточного обоснования) выдвинул теорию о том, что бог был просто обязан создать наилучший из всех возможных миров и что, таким образом, выбора при создании вселенной у христианского бога быть не могло.

Волюнтаризм бога подразумевает, что нам не дано знать, почему бог создал именно такую Вселенную (чужая душа потемки). В этом отношении ответ, связанный с волюнтаризмом бога, можно сравнить с решением тонкой настройки у Хокинга — наша вселенная образовалсь случайно и мы просто не можем объяснить этот случайный выбор. Подход же Лейбница можно сравнить с идеалом Смолина: наука на основе принципа достаточного обоснования обязательно объяснит почему и как образовалась наша вселенная. Следует пожалуй отметить, что против концепции Лейбница яро выступал Ньютон. Яркая теологическая дискуссия Ньютона и Лейбница была символом интеллектуальной жизни Европы начала восемнадцатого века.

В заключение должен сказать, что рассмотрение Смолином проблемы времени меня разочаровало. В предисловии Смолин написал

‘Время – самый заметный аспект обыденного опыта. Все, что мы думаем, чувствуем, делаем, напоминает о существовании времени. Мы воспринимаем мир в виде потока моментов времени. Однако и физики, и философы долго убеждали нас (и многих убедили), что время – это иллюзия.’

Поэтому я ожидал, что Смолин рассмотрит в своей книге каким образом возможно введение в физику времени из человеческого опыта с прошлым, настоящим и будущим. Однако Смолин ограничился только обсуждением вопроса, является время фундаментальным свойством или нет.  Мне осталось непонятным, как из признания времени фундаментальным свойством мы получим время, соотвествующее человеческому опыту. Чтобы пояснить мое непонимание я коротко упомяну пару философов, которые остались за рамками книги Смолина.

Приключения с временем и движением начались со знаменитой работы Парменида. Приняв за исходную точку утверждение «Бытие есть, а небытия — нет», сообщенную ему богиней Нюктой, Парменид логически доказал, что вселенная представляет из себя один не изменяющийся объект. Все остальное противоречит логике и поэтому должно быть отвергнуто как иллюзия. Следует отметить, что Эйнштейн воплотил идеал Парменида в неизменном четырехмерном пространстве — времени, именно поэтому Поппер называл Эйнштейна четырехмерным Парменидом.

Древнегреческие атомисты предложили решение проблемы, поставленной Парменидом, в рамках дуализма: мир представлялся сложенным из пустоты и неизменных атомов. Пустота не может превращаться в атомы, атомы не могут превращаться в пустоту. Утверждение Парменида сохраняется, но при этом вводится возможность  изменений. Однако Мак-Таггарт (John Ellis McTaggart) в своей работе Нереальность времени показал, что физическое время соотвествует позициям на координате графика (ряд В) и показал, что введенное таким образом время есть чистой воды иллюзия. Кстати, первая часть книги Смолина с криткой ньютоновской парадигмы напоминает аргумент Мак-Таггарта о нереальности ряда В.

Наряду с рядом В (время как координата графика) Мак-Таггарт расмотрел ряд времени, который содержит прошлое, настоящее в будущее (ряд А) . Соотвественно я ожидал, что Смолин будет рассматиривать вопрос, как можно ввести ряд А в физику. Но вот, этого не произошло. Что ж, придется подождать, когда физики познакомятся с бóльшим количеством философских работ. Прогресс в этом отношении (Хокинг — Дойч — Смолин) налицо.

P.S. Кстати, неугомонный Мак-Таггарт показал, что в случае ряда А время представляет из себя также одну сплошную иллюзию. Может быть именно поэтому Смолин его не упоминул.

Обсуждение

https://evgeniirudnyi.livejournal.com/92472.html

Приложение

При поиске материалов про Смолина в в Рунете я нашел чудное утверждение космологов, которое по-моему прекрасно подходит к вышесказанному.

Предложен новый механизм рождения Вселенной и происхождения времени

‘Идея о том, что черные дыры являются «колыбелью» новых вселенных имеет давнюю историю. Это попытка ответа на вопрос о том, что было до «Большого взрыва». Гипотеза космогенезиса (рождения вселенных) основана на определенном сходстве в структуре решений, описывающих черную дыру и вселенную: и то, и другое решение содержат сингулярность, причем в черной дыре это конечная «точка» эволюции, а во вселенной – начальная. Если бы можно было совместить эти две сингулярности, то получилась бы единое пространство–время, состоящее из черной дыры и вселенной, как из двух половинок. Проблема в том, что не удается соединить два пространства–времени через сингулярность однозначно, из-за чего приходится сингулярную часть решения заменять регулярной, процедура снова неоднозначная.

Научная группа ФИАН в составе В.Н. Лукаша, Е.В. Михеевой и В.Н. Строкова построила ряд моделей, в которых обоснована возможность связать черную дыру с новой вселенной через сингулярность, однако последняя должна быть интегрируемой. Это означает, что существуют такие геодезические траектории, вдоль которых приливные силы остаются конечными. Двигаясь вдоль этих «разрешенных» траекторий, коллапсирующая материя беспрепятственно доходит до сингулярности, создавая интенсивное гравитационное поле, которое, в свою очередь, приводит к рождению нового вещества. Последнее проходит интегрируемую сингулярность и образует за ней белую дыру, обладающую свойствами космологического решения, то есть являющуюся, в сущности, новой вселенной. Описанный объект, в котором черная дыра соединяется с белой через интегрируемую сингулярность, авторы называют черно-белой дырой.’

Информация в Рунете

Ли Смолин. Как далеко мы находимся от квантовой теории гравитации. Перевод с англ. А.Панова

Интересный обзор, где сравниваются теория суперструн и теория петлевой квантовой гравитации.

«Наука — это не фэнтези»: физик-теоретик Ли Смолин о концептуальном характере Вселенной

Перевод статьи Смолина в Edge. Статью можно рассматривать как краткий реферат книги.

Ли Смолин, Атомы пространства и времени, «В мире науки», апрель 2004.

‘Если удивительная теория петлевой квантовой гравитации верна, то пространство и время, воспринимаемые нами как непрерывные, на самом деле состоят из дискретных частиц.’