Дэвид Линдли, Воображаемая вселенная: Как фундаментальная физика потеряла свой путь

Дэвид Линдли выпустил книгу с критикой современного состояния теоретической физики с выразительным названием Воображаемая вселенная: Как фундаментальная физика потеряла свой путь. Следует сказать, что 27 лет назад Линдли критиковал популярную в то время идею Теории Всего в книге Конец физики: Миф единой теории. За прошедшее время поиск единой теории привел физиков к рассмотрению параллельных вселенных разных типов в немеренных количествах и Линдли дает свою оценку происходящему.

Линдли считает, что современная наука в семнадцатом веке началась с разрыва с античной философией, которая пыталась понять как устроен мир без надлежащего изучения этого мира. Созданный в ходе научной революции научный метод заключался в использовании математики для описания природных явлений в рамках наблюдений и экспериментов. В настоящее время теоретическая физика возвращается к ненаучным корням античной философии, когда рассуждения об устройстве мира проводятся без опоры на эксперимент. Разница с античной философией состоит только в том, что современная теоретическая физика опирается на более изощренную математику, но эта математика, как и в античные времена, никак не связана с наблюдаемым миром.

Книга состоит из четырех частей. В первой рассматривается научная революция семнадцатого века и появление научного метода. Вторая часть посвящена истории классической физики, можно сказать, последовательному использованию научного метода для изучения разнообразных явлений (термодинамика, механика, электромагнитные явления). В третьей части Линдли переходит к физике двадцатого века и показывает, каким образом началось грехопадение физики. В четвертой части рассматриваются воззрения ряда известных физиков и говорится, что физика окончательно превратилась в философию.

В первой части Линдли доказывает, что именно Галилей создал научный метод и при этом Галилей не был платонистом. Линдли критикует Пифагора и Платона, которые размышляли об устройстве мира исключительно на основе математики, а также Аристотеля, вина которого заключается уже в пренебрежении математикой. Галилей же по мнению Линдли нашел золотую середину — он использовал математику, но только в сочетании с изучением природы.

Должен сказать, что первая часть мне не понравилась (остальные части книги вполне приемлимы). Я бы сказал, что как изложение истории, так и критка античной философии достаточно поверхностны. Приведу только один пример. Линдли противопоставляет Галилея Кеплеру, который подается как мистик в духе Пифагора (Кеплер — платонист, а Галилей — ни в коему случае). В книге даже утверждается, что Кеплер пришел к законам для эллиптической орбиты Марса также в рамках мистицизма. Не думаю, что можно серьезно утверждать, что открытие законов Кеплера произошло вне рамок научного метода. В этой связи следует отметить, что Галилей до конца жизни не признал эллиптической орбиты Марса — Галилей был уверен, что орбиты планет могут быть исключительно круговыми. Вряд ли это хорошо характеризует человека, которому приписывается исключительная роль в создании научного метода.

Вторая часть начинается с Ньютона и дифференциальных уравнений для описания движения. Далее рассматривается математическое решение задач в физике, при этом Линдли подчеркивает прагматизм в ходе этого процесса. Он отмечает, что изначально решением дифференциальных уравнений в физике считалось выражение решения уравнений при использовании специальных математических функций (аналитическое решение). В настоящий момент преимущественно используются численнные методы и таким образом понятие решение уравнения приобретает другой смысл.

Упор на прагматизм продолжается при описании достижений классической физики девятнадцатого века. Например, Фурье создал теорию теплопереноса, которая прекрасно работала на практике, но при этом математическая теория осталась нейтральной по отношению к вопросу о том, является ли тепло субстанцией или нет. Фурье предпочел просто не обсуждать этот вопрос. С другой стороны, Линдли подчеркивает важность концептуализации перед нахождением математической теории. В пример приводится Фарадей и его концепция поля, которая была затем была использована Максвеллом.

Третья часть книги начинается с обсуждения статьи Поля Дирака 1931 года, в которой он предсказал существование позитрона (эта статья явилась развитием идей, связанных с уравнением, которое Дирак опубликовал в 1928 году). Дирак пишет, что теоретический физик должен «использовать все ресурсы чистой математики в попытке обобщить и усовершенствовать математический формализм, который формирует существующий базис теоретической физики, и после любого успеха в этом направлении постараться проинтерпретировать новые математические свойства этого уравнения в рамках физических сущностей» . Линдли утверждает, что это был первый шаг на пути к тому, во что превратилась теоретическая физика в настоящее время.

Далее рассматривается статья Юджина Вигнера 1931 года, связанную с использованием симметрии при обсуждении элементарных частиц. Говорится, что она послужила основанием для использования групп симметрии при создании стандартной модели и предсказания существования многих элементарных частиц. Также обсуждается статья Вигнера 1959 года о необъяснимой эффективности математики.

Следующий естественный шаг — рассмотрение того, что такое красота физической теории. После рассмотрения взглядов Дирака на то, что такое красота, Линдли вводит в ход книгу математика Годфри Харди Апология математика (Godfrey Hardy, A Mathematician’s Apology). Харди утверждает, что крастой в математике можно назвать только то, что не имеет никакого отношения к практике. Мне понравилось, как Линдли подошел к рассмотрению красоты в физике — в главе есть немало интересных цитат.

Третья часть завершается сравнением науки и инженерного дела. С одной стороны, Линдли говорит, что наука и технология всегда были связаны между собой. С другой, он отмечает роль науки в установлении фундаментальных законов. Поэтому Линдли заключает, что современная наука в целом с неизбежностью превратилась в инженерное дело — основные законы понятны и речь идет про разработку полезных технологий.

Интересно отметить физический снобизм Линдли. Например, он задается вопросом, как можно классифицировать открытие новых видом в биологии. Линдли согласен с тем, что это нельзя отнести к разработке технологий, но далее он говорит, что ничего принципиально нового в этом также нет. Также показательно отношению к сознанию — Линдли считает, что увеличение сложности в робототехнике неизбежно приведет к сознательным роботам.

Четвертая часть книги названа Наука или философия? Вопрос чисто риторический, поскольку Линдли хочет убедить читателя в том, что современная фундаментальная физика — это философия, а не наука. Если физик опирается исключительно на красоту, то его теории нельзя отнести к науке. Я ограничусь только двумя цитатами.

Поль Дирак: ‘Более важно иметь красоту в уравнениям, а не описание ими экспериментальных данных’.

Герман Вейль: ‘Моя работа всегда пыталась объединить истинное с прекрасным, но когда я должен был выбрать одно или другое, я обычно выбирал прекрасное.’

Недавно egatiro привлек мое внимание к цитате ‘Если моя теория не согласуется с фактами, — то тем хуже для фактов.’ Как оказалось, это высказывание принадлежит Георгу Гегелю. Поэтому должно быть понятно, какой путь выбрала современная физика.

В заключение приведу одну цитату из книги Конец физики, которая мне особенно нравится:

‘Физики, занимающиеся элементарными частицами, иногда проводят аналогию между их машинами и готическими соборами средневековой Европы — и те, и другие по-своему являются монументами поиска истины соответствующими сообществами. Аналогия может быть даже более подходящей, чем хотелось бы физикам: готические соборы занимали поколения сегодня уже безымяных плотников и каменщиков.

Тем не менее, готические соборы были построены и существуют также сегодня. Физики полагают, что если мир готов платить по счетам, они готовы приступить к усилиям, завершения которых они не увидят в течение своей жизни.’

Информация

David Lindley, The Dream Universe: How Fundamental Physics Lost Its Way, 2020.

David Lindley, The End of Physics. The Myth of a Unified Theory, 1993

Обсуждение

https://evgeniirudnyi.livejournal.com/226943.html

https://www.facebook.com/evgenii.rudnyi/posts/1862970827170661


Comments are closed.