WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 58 |

Какова же эта роль Мне кажется, что ниодна из рассмотренных теорий, претендующих на звание «теории всего», несодержит много но­вогов способе объяснения. Возможно, самый передовой подход с объ­яснительной точки зрения— это теория суперструн, в которойэле­ментарнымистроительными блоками материи являются удлиненные объекты, «струны», а неточечные частицы. Но ни один существующий подход не предлагает нового способаобъяснения — нового всмысле объяснения Эйнштейном сил притяжения на основе искривленногопро­странства ивремени. В действительности, ожидается, что «теория все­го» унаследует практически всюобъяснительную структуру сущест­вующих теорий электромагнетизма, ядерных сил и гравитации: ихфи­зические концепции,их язык, их математический формализм и форму их объяснений. Значит, мы можемрассчитывать, что эта структура основной физики, которая нам уже известна изсуществующих теорий, внесет вклад в наше общее понимание.

В физике существует две теории, значительноболее глубокие, чем остальные. Первая — это общая теорияотносительности, по-моему, наша лучшая теория пространства, времени игравитации. Вторая —еще более глубокая —квантовая теория. Эти дветеории (а никакая другая существующая или ныне рассматриваемая теориядробноатом­ных частиц)предоставляют подробную объяснительную и формаль­ную систему взглядов, в которойвыражаются все остальные теории современной физики, и содержат основныефизические принципы, ко­торым подчиняются все остальные теории. Объединение общей теорииотносительности и квантовой теории — с целью получения квантовой теории относительности — стало в последние десятилетияосновным предметом поисков физиков-теоретиков и должно было бы статьчас­тью любой теориивсего, как в узком, так и в широком смысле этого термина. Как мы увидим вследующей главе, квантовая теория, как и относительность, предоставляетреволюционно новый способ объяс­нения физической реальности. Причина, по которой квантовая теорияглубже теории относительности, лежит большей частью не в физике, а вне ее,поскольку ее отрасли простираются далеко за пределы физики и даже за пределысамой науки в привычном ее понимании. Квантовая теория является одной изчетырех основных нитей1,образующих наше настоящее понимание структуры реальности2.

Прежде чем назвать три других нити, ядолжен упомянуть еще один способ искаженного представления структуры научногознания редукционизмом. Редукционизм принимает не только то, чтообъясне­ние всегдасостоит из разделения системы на более маленькие и прос­тые системы, но и то, что всепоздние события объясняются на основе ранних; другими словами, единственныйспособ что-то объяснить — сформулировать причины этого. А это подразумевает, что, чемрань­ше произошлисобытия, на основе которых мы что-то объясняем, тем лучше объяснение, так что,в конечном счете, все лучше объяснять на основе первоначального состоянияВселенной.

«Теория всего», исключающая определениепервоначального состо­яния Вселенной, не является полным описанием физическойреальнос­ти, потомучто она содержит только законы движения; а законы дви­жения сами по себе делают лишьусловные предсказания. То есть они формулируют не то, что происходит, а толькото, что произойдет в ка­кое-то время, если известно, что это происходило раньше. Толькоесли известно полное определение начального состояния, в принципемож­но вывести полноеописание физической реальности. Существующие космологические теории необеспечивают полного определения началь­ного состояния даже в принципе, ноони утверждают, что изначально Вселенная была очень маленькой, очень горячей иимела однородную структуру. Но мы также знаем, что Вселенная не могла иметьабсо­лютно однороднуюструктуру, потому что в соответствии с теорией это будет несовместимо сроссыпью галактик, которые мы наблюда­ем сегодня в небе. Напервоначальные изменения плотности, «неодно­родность распределения материи»,значительное влияние оказало гра­витационное сжатие (то есть относительно плотные участки притянулибы больше материи и стали бы более плотными), так что сначала эти изменения,должно быть, были совсем небольшими. Но какими бы маленькими они ни были, ониимеют огромное значение для любых описаний реальности редукционистами, потомучто почти все, что мы наблюдаем вокруг от россыпи звезд и галактик в небе допоявления бронзовых статуй на планете Земля, с точки зрения основной физикиявляется следствием этих изменений. Если наше редукционное описа­ние стремится охватить нечтобольшее, чем самые крупные свойства наблюдаемой Вселенной, нам нужна теория,определяющая те важней­шие первоначальные отклонения от однородности.

Я попытаюсь заново сформулировать последнеетребование, не принимая во внимание предубеждения редукционистов. Законыдви­жения любойфизической системы дают только условные предсказа­ния и, следовательно, совместимысо многими возможными варианта­ми развития этой системы. (Это не зависит от ограниченийпредсказа­ния, которыенакладывает квантовая теория и о которых я расскажу в следующей главе).Например, законы движения, которым подчиняет­ся ядро, выпущенное из пушки,совместимы с многими возможными траекториями, каждая из которых соответствуетодному из возможных направлений и подъемов ствола пушки при выстреле (рис.1.2).

Рис. 1.2.Некоторые возможные траектории движения пушечного ядра. Каж­дая траектория совместима сзаконами движения, но только одна из траек­торий относится к конкретномуслучаю

Математически законы движения можновыразить системой урав­нений, которые называют уравнениямидвижения. Существует много различных решений этихуравнений, каждое из которых описывает какую-то возможную траекторию. Чтобыопределить, какое решение описывает действительную траекторию, необходимообеспечить допол­нительные данные - некоторую информацию о том, что происходит в действительности.Один из способов осуществить это заключает­ся в определении начальногосостояния, в данном случае направления ствола пушки. Однако существуют и другиеспособы. Например, мы точно также могли бы определить конечное состояние— положение инаправление движения пушечного ядра в момент его приземления. Или мы могли быопределить положение самой высокой точки траектории. Мы можем давать любыедополнительные данные, если они помога­ют выбрать одно конкретное решениесистемы уравнений движения. Объединение любых дополнительных данных такого родас законами движения равноценно теории, которая описывает все, что происходит спушечным ядром с момента выстрела до удара.

Точно также законы движения для физическойреальности в целом будут иметь много решений, каждое из которых соответствуеткон­кретному случаю.Для завершения описания нам придется определить, какой случай произошел вдействительности, предоставляя достаточ­но дополнительных данных дляполучения одного из многих решений уравнений движения. В простыхкосмологических моделях, по край­ней мере одним из способов получения таких данных являетсяопре­делениеначального состояния Вселенной. Но, кроме того, мы могли бы определить конечноесостояние или состояние в любой другой мо­мент времени: или мы могли быпредоставить некоторую информацию о начальном состоянии, какую-то информацию оконечном состоянии и о промежуточных состояниях. В общем, объединив достаточноеко­личестводополнительных данных разного рода с законами движения, мы, в принципе,получили бы описание физической реальности.

Как только мы определим, скажем, конечноесостояние пушечно­гоядра, мы сможем непосредственно вычислить его начальное состо­яние, и наоборот, поэтому междуразличными методами определения дополнительных данных не существуетпрактической разницы. Однако большую часть таких вычислений для Вселеннойтрудно обработать. Я сказал, что мы делаем вывод о существовании«неоднородности рас­пределения материи» в начальных состояниях из сегодняшнихнаблю­дений этой«неоднородности». Но это исключение: большая часть на­шего знания о дополнительныхданных — о том, чтоконкретно проис­ходит,— существует в форметеорий высокого уровня об исходящих явлениях и, следовательно, по определениюпрактически не поддает­ся выражению в виде формулировок начального состояния. Например, вбольшей части решений уравнений движения Вселенная в своем на­чальном состоянии не обладаетсвойствами, необходимыми для появле­ния жизни. Следовательно, наше знание того, что жизнь появилась, — значительная часть дополнительныхданных. Возможно, мы никогда не узнаем, что это ограничение значит дляподробной структуры Боль­шого Взрыва, но мы можем сделать выводы непосредственно из него.Например, первая точная оценка возраста Земли была сделана на ос­нове биологической теорииэволюции, которая противоречила самым выдающимся достижениям физики тоговремени. Только предубежде­ние редукционистов могло заставить нас считать, что этидоказатель­ства былипо какой-то причине менее вескими или, в общем, теории о начальном состояниибыли более «фундаментальны», чем теории об исходящих особенностяхреальности.

Даже в области основной физики идея о том,что теории началь­ногосостояния содержат наши самые глубокие знания, весьма ошибоч­на. Одна из причин этого состоит втом, что она логически исключает возможность объяснения самого начальногосостояния: почему было начальное состояние, каким оно было, — однако в действительности у насесть объяснения многих аспектов начального состояния. В об­щем, ни одна теория времени не способна давать объяснения наоснове чего-то «более раннего»; тем не менее, благодаря общей теорииотноси­тельности, атакже квантовой теории (см. главу 2) у нас есть глубокие объяснения природывремени.

Таким образом, характер многих нашихописаний, предсказаний и объяснений реальности не имеет ничего общего с теорией«начального состояния в совокупности с законами движения», к которой приводитредукционизм. Не существует причины рассматривать теории высоко­го уровня как «второсортные». Нашитеории дробноатомной физики и даже квантовая теория относительности не имеютникаких преиму­ществперед теориями об исходящих свойствах. Ни одну из этих облас­тей знания нельзя отнести кдругим. Каждая теория содержит логичес­кие выводы остальных, однако невсе эти выводы можно сформулиро­вать, поскольку они являются исходящими свойствами области другихтеорий. В действительности, неправильно употреблять сами термины «высокийуровень» и «низкий уровень». Законы биологии, например, — исходящие следствия высокогоуровня законов физики. Но логически некоторые законы физики являются«исходящими» следствиями зако­нов биологии. Могло быть и так, что законы, которым подчиняютсябиологические и другие исходящие явления, полностью определяли бы законыосновной физики. В любом случае, когда две теории логически связаны междусобой, логика не заставляет рассматривать одну из них как определяющую вторую вцелом или частично. Это зависит от объ­яснительных отношений междутеориями. Преимущества имеют не те­ории, которые определяют конкретную шкалу размеров или сложности,и не теории, которые расположены на определенном уровне предсказательнойиерархии, а те, которые содержат самые глубокие объяснения. Структурареальности состоит не только из составляющих редукционизма, как-то:пространство, время и дробноатомные частицы, — но и из жизни, мыслей,вычислений и многого другого, к чему относятся эти объяснения. Теориястановится в большей степени основной, не­жели производной, не из-за своейблизости к предсказывающей основе физики, а из-за своей близости к нашим самымглубоким объяснитель­ным теориям.

Квантовая теория, как я уже говорил,является одной из таких те­орий. Три другие основные нити объяснения, через которые мыстре­мимся понятьструктуру реальности, относятся к «высокому уровню» с точки зрения квантовойтеории. Это теория эволюции(первоначально эволюции живых организмов), эпистемология (теория познания) ите­ория вычисления (о вычислительныхмашинах и о том, что они могут вычислить, а что не могут). Как вы увидите,между основными прин­ципами этих четырех, на первый взгляд, независимых предметов былиобнаружены такие глубокие и разнообразные связи, что наилучшим образом понятьодин из них, не понимая три оставшиеся, стало невоз­можно. Все четыре формируютсвязную объяснительную структуру, которая имеет настолько обширные перспективы,и охватывает зна­чительную часть нашего понимания мира, что, на мой взгляд, ее ужеможно справедливо назвать первой настоящей Теорией Всего. Таким образом, мыподошли к знаменательному моменту в истории идей — моменту, когда масштаб нашегопонимания становится действительно универсальным. До настоящего времени всенаше понимание касалось некоторого аспекта реальности, нехарактерного дляцелого. В будущем оно охватит объединенное понятие реальности: все объяснениябудут пониматься на фоне универсальности, а каждая новая идея будетав­томатическистремиться освещать не только конкретный предмет, но в различной степени всепредметы. Понимание, которое мы в конечном итоге получим из последнегоогромного объединения, может значитель­но превзойти понимание, которое мыполучали от предыдущих объяс­нений. Мы увидим, что здесь объединяется и объясняется не толькофизика и не только наука, но и отдаленные области философии, логи­ки и математики, этики, политики иэстетики: возможно, все, что мы понимаем в настоящее время, а может быть, имногое из того, что мы еще не понимаем.

Какой же тогда вывод я адресовал бысебе-ребенку, который отвер­гал то, что рост знания делает мир менее понятным Я бы согласилсяс ним, хотя сейчас я считаю, что важно не то, может ли одна из особей нашего конкретного видапонять все то, что понимает весь вид. Важно то, действительно ли едина ипонятна сама структура реальности. Су­ществует множество причин считать,что это так. Будучи ребенком, я просто знал это: сейчас я могу этообъяснить.

Терминология.

Эпистемология— наука о природепознания и процессах, кото­рые ее создают.

Объяснение— (грубо) утверждениео природе и причинах вещей.

Инструментализм— система взглядов, всоответствии с кото­рой целью научной теории является предсказание результатовэкспе­риментов.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 58 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.