Стивен Вайнберг: Мечты об окончательной теории

Приведу несколько цитат из книги известного физика Стивена Вайнберга о том, как Вайнберг представляет себе законы физики. Коротко его отношение можно выразить следующим образом:

  • Фундаментальные законы природы, которые представляют из себя окончательную физическую теорию, реальны и объективны.
  • Физики находятся на верном пути к открытию истинных законов природы.
  • Научное объяснение различных уровней организации (элементарные частицы, атомы, молекулы, клетка, организм, сознание) с необходимостью является редукционистским, когда процессы более высокого уровня организации объясняются процессами более низкого уровня.
  • Заявления об автономности более высоких уровней организации являются выражением витализма.
  • Окончательная теория лежит в основе всех научных объяснений. В то же время истинные законы физики не нуждаются в дополнительном объяснении. Цепочка вопросов «почему» заканчивается на уровне окончательной теории.
  • Окончательная теория обладает своего рода красотой, которая помогает физикам при нахождении истинных законов физики.
  • Нахождение окончательной теории не прекратит развитие науки, поскольку речь идет не про решение практических задач.

‘Как физик, я воспринимаю научные объяснения и законы как вещи, которые таковы, каковы они есть, и которые нельзя выдумать, поэтому мое отношение к этим законам не так уж отличается от моего отношения к стулу. Поэтому я жалую законам природы (по отношению к которым сегодняшние законы — всего лишь приближения) честь быть реальными.’

‘Если история чему-нибудь учит, так это тому, что окончательная теория существует. В XX в. мы наблюдали схождение стрел объяснений, похожую на схождение меридианов к Северному полюсу. Основополагающие принципы нашей науки хотя и не приняли окончательной формы, но постоянно становились все проще и экономнее.’

‘Моя точка зрения заключается в том, что окончательная теория существует, и мы способны ее открыть.’

‘Причина, почему мы давали повод думать, что физика элементарных частиц более фундаментальна, чем другие разделы физики, заключается просто в том, что так оно и есть.’

‘Мы ищем универсальные истины о природе и, когда мы их находим, пытаемся объяснить их, показав, каким образом они выводятся из еще более глубоких истин. Представьте себе пространство научных принципов, заполненное стрелками, указывающими на каждый принцип и исходящими из тех принципов, которыми объясняются последующие. Эти стрелы объяснений уже сегодня выявляют любопытную структуру: они не образуют отдельных, не связанных с другими, скоплений, соответствующих независимым наукам, и они не направлены хаотично и бесцельно. Наоборот, все они связаны, так что если двигаться к началу стрелок, то кажется, что все они выходят из общей точки. Эта начальная точка, к которой можно свести все объяснения, и есть то, что я подразумеваю под окончательной теорией.’

‘Даже от ученых можно услышать иногда намеки на витализм, т. е. веру в то, что существуют биологические процессы, которые нельзя объяснить с помощью химии и физики.’

‘Я снова повторяю — цель физики на ее самом фундаментальном уровне заключается не только в том, чтобы описать мир, но и объяснить, почему он таков, каков он есть.’

‘С моей точки зрения, лучшее, на что можно надеяться, — это доказать, что окончательная теория, не будучи логически неизбежной, все же логически изолирована. Иными словами, может оказаться, что хотя мы всегда сможем представить другие теории, полностью отличные от истинной окончательной теории (вроде скучного мира частиц, управляемых законами ньютоновской механики), обнаруженная нами окончательная теория будет настолько жесткой, что любая попытка хоть чуть-чуть ее изменить будет приводить к логическим противоречиям. В логически изолированной теории каждая константа природы может быть вычислена из первых принципов, малое изменение значения любой константы разрушит согласованность теории. Окончательная теория будет напоминать кусок дорогого фарфора, который невозможно согнуть, не разрушив. В этом случае, хотя мы и не будем знать, почему окончательная теория верна, мы будем, основываясь на логике и чистой математике, знать, по крайней мере, почему истина выглядит так, а не иначе.’

‘Еще один повод для оптимизма связан с тем странным фактом, что прогресс в физике часто основан на суждениях, которые можно охарактеризовать только как эстетические.’

‘Я уверен, что широкое признание ОТО было связано главным образом с привлекательностью самой теории, проще говоря с ее красотой.’

‘Частью того, что я называю красотой, является простота, но простота идей, а не механическая простота, которую можно оценить, подсчитав число уравнений или символов.’

‘Есть и другое качество, кроме простоты, делающее физическую теорию красивой — это ощущение неизбежности, которую нам внушает теория.’

‘Тот тип красоты, который мы обнаруживаем в физических теориях, очень ограничен. Если только мне удалось правильно схватить суть и выразить ее в словах, речь идет о красоте простоты и неизбежности, о красоте идеальной структуры, красоте подогнанных друг к другу частей целого, красоте неизменяемости, логической жесткости.’

‘Когда мы говорим, что одна истина объясняет другую, например, физические принципы (законы квантовой механики), управляющие движением электронов в электрических полях, объясняют законы химии, мы не обязательно подразумеваем под этим, что мы способны последовательно вывести утверждаемые нами истины.’

‘Каковы будут последствия открытия подобной окончательной теории? Конечно, полный ответ можно будет дать только после того, когда мы эту теорию узнаем. Может быть, то, что мы узнаем об устройстве мира, будет для нас столь же удивительным, как законы ньютоновской механики были бы удивительны для Фалеса. Но можно быть твердо уверенным в одном: открытие окончательной теории не станет концом научных исследований.’

‘Окончательная теория будет окончательной лишь в одном смысле — она станет концом определенного типа науки, а именно восходящего к древности поиска таких фундаментальных основ мироздания, которые нельзя объяснить с помощью еще более глубоких принципов.’

‘Это довольно запутанное место, отчасти потому, что очень трудно утверждать, что один факт объясняет другой, если ты сам не в силах проделать этот вывод. Но я думаю, что мы должны рассуждать именно таким образом, так как это и является содержанием нашей науки: поиск объяснений, вписывающихся в логическую структуру природы.’

‘До сих пор мы не знаем, как использовать стандартную модель элементарных частиц для вычисления детальных свойств атомных ядер, и у нас нет уверенности, что мы когда — нибудь узнаем, как сделать такие вычисления, даже имея в своем распоряжении компьютеры неограниченной мощности.’

В заключение отмечу только одно обстоятельство. Стивен Вайнберг являлся сторонником дорогостоящего проекта сверхпроводящего суперколлайдера, который по мнению Вайнберга был жизненно необходим на пути открытия окончательной теории. Тем не менее, конгресс США в 1993 году отказал в финансировании этого проекта. Давайте попробуем объяснить решение конгресса США путем рассмотрения поведения конгрессменов на более низких уровнях организации природы в духе стандарта научного объяснения, предложенного Вайнбергом. Ведь в конечном итоге все стрелы объяснений должны сходиться на окончательной теории. Можно ли сказать, что таким образом истинные законы физики не хотели, чтобы физики узнали Истину?

P.S. Пара цитат про сознание.

‘Из всех разделов знания, которые мы пытаемся связать с принципами физики с помощью стрелок объяснений, наибольшую трудность вызывает проблема сознания. Мы ведь сразу постигаем наши собственные мысли, без всякого вмешательства чувств, так как же можно рассматривать сознание в рамках физики и химии?’

‘Ясно, что здесь мы имеем дело с тем, что литературовед назвал бы предметным коррелятом к сознанию. Я наблюдаю, что физические и химические изменения у меня в мозгу и в теле соотносятся (и как причина, и как следствие) с изменениями в моих сознательных мыслях. Я смеюсь, когда чем- то обрадован; мой мозг проявляет разную электрическую активность, когда я сплю и когда бодрствую; сильные эмоции управляются количеством гормонов в моей крови; кроме того, я иногда произношу вслух свои мысли. Все это еще не сознание в чистом виде; я никогда не смогу выразить с помощью смеха, волн мозговой активности, гормонов или слов, что значит чувствовать, что ты грустен или весел. Но оставим на минутку сознание в стороне. Разумно считать, что эти предметные корреляты к сознанию могут изучаться научными методами и в конечном счете могут быть объяснены через физику или химию мозга и тела.’

Информация

Steven Weinberg, Dreams of a Final Theory: The Scientist’s Search for the Ultimate Laws of Nature, 1993.

С. Вайнберг, Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы, 2004.

Обсуждение

https://evgeniirudnyi.livejournal.com/185570.html

https://www.facebook.com/evgenii.rudnyi/posts/1296493263818423


Comments are closed.