Об актуальности создания постнеклассической физики. (Шарыпов О.В.)

О.В.Шарыпов

Об актуальности создания постнеклассической физики

Физика, как и наука в целом, характеризуется определенным развитием, в процессе которого ее содержание изменяется не только в части достигнутых результатов, но и в части самих оснований физики, которые можно разделить на три главные составляющие: идеалы и нормы исследования, физическую картину мира и философско-методологические основания.

Развитие различных компонентов оснований физики осуществляется неравномерно. Но в историческом развитии научного познания можно обнаружить такие примеры, когда происходило радикальное изменение всех компонентов оснований физики. Такие периоды являются революциями, резко меняющими облик данной науки. Определяющую роль в революционных преобразованиях физики играет ее “экспансия” в новые для нее предметные области.

Специфика объектов, изучаемых классической физикой, состоит в том, что их можно рассматривать в качестве относительно простых (аддитивных) макросистем. Соответственно этому применяется специфическая “категориальная сетка”, обосновываются идеалы, нормы и онтологические принципы классического естествознания. Неклассический этап развития физики связан с включением новых смыслов в категории части и целого, причинности, случайности и необходимости, объекта, состояния и др. По существу эта “категориальная сетка” вводит новый образ объекта, который предстает как действительно сложная система. Соответствующие изменения претерпевают идеалы и нормы исследования, физическая картина мира [1, 2].

В современную эпоху мы являемся свидетелями созревания новых радикальных изменений в основаниях физики, связанных с вовлечением в круг исследований качественно новых объектов. Эти изменения можно охарактеризовать как признаки очередной революции, в ходе которой может родиться новая, постнеклассическая физика. Наряду с дисциплинарными исследованиями на передний план в физике все более выдвигаются междисциплинарные и проблемно ориентированные формы исследовательской деятельности. Специфику нынешнего этапа, благодаря объединительным тенденциям в физике, астрофизике, космологии, определяют комплексные исследовательские программы и междисциплинарные исследования, объектами которых все чаще становятся уникальные системы, характеризующиеся открытостью и саморазвитием (эволюционизмом) [2, 3].

Тем самым развитие представлений об исследуемых объектах приводит к определенной модернизации философско-методологических оснований физики, в онтологической составляющей которых начинает доминировать “категориальная сетка”, обеспечивающая и познание развивающихся объектов. Возникает потребность в новом понимании категорий пространства и времени (учет исторического времени системы, иерархии пространственно-временных форм), категорий возможности и действительности (идея множества потенциально возможных линий необратимого развития нелинейных систем в точках бифуркаций), категории детерминации (предшествующая история определяет избирательное реагирование системы на внешние воздействия) и др. [2].

Ярким примером, подтверждающим тенденцию перехода к новому этапу познания физической реальности и во многом определяющим сегодня конкретное содержание этого этапа, служит возникшее на стыке космологии и физики новое научное направление – космомикрофизика. “Его появление – закономерный результат самостоятельного развития физики элементарных частиц и космологии” [4]. Космомикрофизика призвана синтезировать космологию и физику высоких энергий в единую научную теорию. В известном смысле это будет единая физическая теория нашего мира, нашей Вселенной, охватывающая микро- и макромир в единой теоретической концепции [5].

Подтверждением объективной необходимости и важной методологической предпосылкой глубокого реформирования всех составляющих оснований современной физики является существование в неклассических физических и космологических теориях принципиальных трудностей, не преодолеваемых в рамках неклассических методов и подходов, в рамках существующего мировоззрения. Имеются в виду, прежде всего, расходимости, сингулярности, нулевые и бесконечные значения физических величин. Основной причиной появления и принципиальности данных проблем является переход к изучению качественно новой предметной области – области релятивистских квантово-гравитационных физических объектов. Следует отметить, что известные квантово-полевые релятивистские теории, а также варианты построения теории квантовой гравитации являются ни чем иным как попытками развития основ неклассической физики в направлении перехода к постнеклассическому этапу, поскольку сверхзадачей всех этих теоретических конструкций является создание единой теории взаимодействий. Однако анализ выявляет принципиальную методологическую неподготовленность этих попыток. По-видимому, их основания недостаточны для формирования фундаментальных постнеклассических представлений. По мнению Дирака, “задачу объединения квантовой теории с теорией относительности еще нельзя считать решенной” [6, с. 77-78]. Существующие релятивистские квантовые теории опираются не на синтез, а на простое соединение принципов теории относительности и нерелятивистской квантовой механики [7, с. 25-26]. Синтез потребовал бы применения идей более фундаментальных, чем принятая сегодня идея дополнительности, поскольку синтезу должны быть подвергнуты не только те понятия, которые в неклассической физике связаны принципом дополнительности: волна и частица, статистические и динамические законы, случайность и необходимость, но также и те понятия, которые пока на конкретно-научном уровне мыслятся взаимоисключающими: элементарное и составное, часть и целое, дискретное и непрерывное, конечное и бесконечное, бесконечно малое и бесконечно большое, абсолютное и относительное... Говоря о неклассической физике и современных релятивистских квантовых теориях, приходится признать, что в их системах принципов с онтологическим основанием не содержится необходимой гносеологической базы для синтеза упомянутых противоположных понятий. Это обстоятельство само по себе, конечно, не может быть основанием для “отбрасывания” этих теорий. Согласно Гегелю, принципы нельзя отрицать – отрицают границы их применимости, их претензии на универсальность [8, с. 27]. Иначе говоря, следует признать, что основания неклассической физики обеспечивают адекватное описание той части реальности, которая для этого не требует обязательного учета аспекта тождественности перечисленных выше противоположностей. Однако переход к изучению более фундаментальных свойств на основе объединительных и междисциплинарных концепций как раз и ведет к отрицанию “претензий на универсальность” неклассических представлений о физической реальности, актуализируя проблему синтеза взаимоисключающих представлений. Эта проблема является ключевой для формирования основ постнеклассической физики. Ее решение непосредственно сопряжено с изменением идеалов и норм исследования, элементов физической картины мира и содержания ряда категорий.

Целостность постнеклассического подхода к восприятию физической реальности обусловливает важность решения методологической проблемы роли и природы фундаментальных физических постоянных. Можно сказать, что эта проблема приобретает определяющее значение, поскольку представления о сущности фундаментальных констант непосредственно влияют на содержание создаваемых прообразов единой теории. “Достижение методологического идеала физической теории, в основание которой положены методологические принципы эвристической систематизации фундаментальных физических постоянных, может быть связано с появлением в формализме теории одновременно всех трех фундаментальных физических постоянных – h, c, G” [9]. Математический формализм таких теорий не может основываться на существующих идеализированных представлениях о множестве вещественных чисел, о числовом континууме, об архимедовой арифметике, о евклидовости геометрии в малом, о законах формальной логики и т.д. [10–12].

Согласно hcG-принципу [13] и развиваемой планкеонной концепции [14], фундаментальные физические постоянные представляются в виде единой замкнутой системы “планковских” значений физических величин, отличительной чертой которых является предельность и инвариантность по отношению ко всевозможным физическим характеристикам и процессам мира вещества (и излучения). Системное представление фундаментальных физических постоянных приводит к выводам о наличии инвариантной длины [15] (и промежутка времени [14]), об обусловленности метрических и топологических свойств пространства мира вещественных объектов [16], о существовании минимальных (в пространственно-временном отношении) вещественных объектов [10, 12] и другим новациям в содержании физической картины мира [10]. В результате в физике появляются новые понятия, служащие конкретизациями новых смыслов соответствующих категорий, основанных на синтезе классических противоположностей: объекта и процесса, элементарного и составного, дискретного и непрерывного, абсолютного и относительного, конечного и бесконечного, бесконечно малого (нулевого) и бесконечно большого, наибольшего и наименьшего и т.д. Планкеонная концепция [9 – 18] закладывает тем самым основы для постнеклассической физики.

Следует подчеркнуть, что перечисленные элементы преобразования оснований физики могут быть представлены как следствия принятия постулата о существовании фундаментальной длины, обладающей следующими свойствами:

а) она является актуально существующей физической величиной, обладающей конечным значением с точки зрения, допускающей возможность параметризации совокупности реальных длин множеством вещественных чисел;

б) она является внешней по отношению к совокупности освоенных пространственных масштабов и определяет наличие нижней границы пространственной области существования вещества и излучения как специфических видов материи, т.е. служит асимптотическим пределом уменьшения относительных длин;

в) она характеризуется универсальностью и единственностью для мира вещества и излучения;

г) она обладает особым качеством, выделяющим ее на фоне всех длин, присущих веществу и излучению, это отличие может носить характер противоположности между абсолютным и относительным и выражаться в форме свойства инвариантности фундаментальной длины по отношению к преобразованиям в рамках соответствующей теории.

Потребность во введении подобного постулата является прямым следствием объективной логики развития современной физики, поскольку подавляющее большинство основных концепций, выдвинутых за последние полвека с целью преодоления теоретических трудностей в физике микромира и космологии, предполагает существование фундаментальной длины. Проблема фундаментальной длины в физике приобрела на современном этапе первостепенное значение. Трудности, связанные с ее решением, указывают на принципиальную неполноту, логическую непоследовательность оснований современной физики и позволяют сделать вывод об актуальности их революционного обновления. Эта задача осложняется тем, что эксперименты могут сегодня дать лишь косвенную информацию о новой предметной области изучения физической реальности, вследствие чего развитие постнеклассических представлений может носить в основном теоретический характер. В этих условиях особую значимость приобретает методологическая функция философии (особенно – прогностическая форма ее реализации). При разработке единой теории данной нам физической реальности конкретно-научная методология выходит на уровень общенаучной и приобретает характер непосредственной конкретизации философской методологии.

Итак, ряд важных признаков, характеризующих состояние оснований современной физики, указывает на то, что мы находимся на переломном моменте развития. С полным правом следует признать актуальным становление нового, постнеклассического этапа. Как следствие – возникает настоятельная потребность в целенаправленном использовании исследователями в своей познавательной деятельности философских предпосылок, призванных выполнять методологические функции при построении принципиально новых физических (астрофизических, космологических) фундаментальных теорий – от общей целеустановки исследования до создания аксиоматики и разработки определенной системы методов.

Литература

1. Симанов А.Л. Методологическая функция философии и научная теория. – Новосибирск: Наука, 1986.

2. Степин В.С. Научное познание и ценности техногенной цивилизации // Вопросы философии. – 1989. – № 10. – С. 3-18.

3. Черникова И.В. Всеохватывающий феномен эволюции и человечество. – Томск: Изд-е ТГУ, 1994.

4. Сахаров А.Д., Зельдович Я.Б., Шандарин С.Ф. и др. Координация исследований по космомикрофизике // Вест. АН СССР. – 1989. – № 4. – С. 40-50.

5. Симанов А.Л. Космомикрофизика как фактор оптимизации развития научной картины мира // Физика в конце столетия: теория и методология. – Новосибирск: Изд-е ИФиПр СО РАН, 1994. – С. 25-27.

6. Дирак П.А.М. Развитие физических представлений о природе. / В кн.: Воспоминания о необычайной эпохе: Пер. с англ. / Под ред. Я.А.Смородинского. – М.: Наука, 1990. – С. 66-81.

7. Бранский В.П. Философские основания проблемы синтеза релятивистских и квантовых принципов. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1973.

8. Гегель. Наука логики, ч. II. – М., 1929.

9. Корухов В.В. Методологические функции фундаментальных постоянных в современной физической картине мира. – Дисс... канд. филос. наук. – Новосибирск: ИФиПр СО РАН, 1997.

10. Шарыпов О.В. О формировании новой физической картины мира на основе планкеонной гипотезы // Философия науки. – 1995. – № 1 (1). – С. 50-57.

11. Корухов В.В., Шарыпов О.В. Об онтологическом аспекте бесконечного // Философия науки. – 1996. – № 1 (2). – С. 27-51.

12. Шарыпов О.В. Особенности геометрии и причинной связи событий в дискретно-непрерывном микропространстве-времени. – Новосибирск: Изд-е ИфиПр СО РАН, 1997. (Препринт).

13. Корухов В.В. О природе фундаментальных констант / В кн.: Методологические основы разработки и реализации комплексной программы развития региона. – Новосибирск: Наука, 1988. – С. 59-74.

14. Корухов В.В., Шарыпов О.В. О возможности объединения свойств инвариантного покоя и относительного движения на основе новой модели пространства с минимальной длиной // Философия науки. – 1995. – № 1 (1). – С. 38-49.

15. Корухов В.В. К проблеме фундаментальной длины / В сб.: Физика в конце столетия: теория и методология. – Новосибирск: Изд-е ИфиПр СО РАН, 1994. – С. 33-36.

16. Корухов В.В., Шарыпов О.В. Место физического пространства в системе взаимосвязей материального мира // Гуманитарные науки в Сибири. – 1996. – № 1. – С. 79-85.

17. Шарыпов О.В. О роли планкеонной концепции в формировании основ единой фундаментальной теории // Гуманитарные науки в Сибири. – 1997. – № 1. – С. 97-102.

18. Шарыпов О.В. Философско-методологическое обоснование планкеонной концепции как основы развития новой фундаментальной теории. – Новосибирск: Изд-е ИфиПр СО РАН, 1996. (Препринт).