Часть 3.

(о которой упоминалось в начале этой

работы), заключается не в построении ме-

тафорической теории, а в отождествлении

последней с действительной теорией.

Метафоризм - это приписывание метафоричес-

кой теории функций, которыми она не

обладает. Так, например, метафоризм

физиков, которые строили различные эфирные

теории электромагнитных явлений, заключался

не в построении этих теорий (которые играли

полезную эвристическую роль), а в

приписывании им функций действительной

теории, то есть релятивистской

электродинамики.

Таким образом, интенсивное развитие

метафорической теории, создавая видимость

триумфального шествия старых понятий, в то

же время незаметно и, так сказать,

"подспудно" лишает их той основы, на

которой они покоятся, т.н. "здоровый"

консерватизм в науке оказывается, в

конечном счете, ступенью к "нездоровому"

консерватизму (метафоризм), который

подготавливает почву для революции.

Из изложенного ясно, что в истории ТЭЧ

складывается парадоксальная и в высшей

степени "драматическая" ситуация: ме-

тодологический анализ выдвигает очень

серьезные аргументы как онтологического (1)

и (2), так и гносеологичекого (3) и (4)

характера в пользу модификации М, тогда как

реальная практика научного творчества

свидетельствует о необходимости консервации

М. Каким образом может быть разрешено это

противоречие? Этот вопрос порождает, в свою

очередь, множество других вопросов. В самом

деле: не связан ли указанный парадокс с

тем, что мы смотрим на изменение

90

фундаментальных характеристик атрибутов

(пространств, времени, движения,

причинности и т.п.) материи в микромире

через "макроскопические очки", подобно

тому, как Максвелл, Кельвин, Лоренц и др.

выдающиеся физики ХIХ в. смотрели на

электромагнитные явления через

"механические очки"? Если это так то

результатом такой "макроскопизации"

микроявлений должна быть новая метафори-

ческая теория, которая должна описывать

микроявления на языке макропонятий (в

частности, на языке М). Хотя последние

неадекватны микроявлениям (ибо заимствованы

из мира существенной другой природы), но

при некоторых парадоксальных сочетаниях они

могут давать такое описание, которое до

поры до времени будет выдерживать

количественную проверку. Не является ли

квантовая теория поля (КТП) именно такой

теорией, а калибровочный подход - не чем

иным, как результатом своеобразной

"макроскопизации" высокоразвитого

дистонного подхода? И, тем самым, не

оказываются ли оба эти подхода в процессе

их развития разными сторонами одной медали?

Такие вопросы у ортодоксального мыслящего

теоретика, получившего прекрасное

"квантово-полевое" воспитание, могут вы-

зывать лишь недоумение, ибо между формами

квантования СТО, которые известны в истории

ТЭЧ, и калибровочным подходом как будто бы

нет ничего общего. Однако весь "фокус"

проблемы заключается как раз в том, что

калибровочный подход может быть результатом

"макроскопизации" не старых форм квантова-

ния СТО, а той новой формой, которая может

получиться в результате последовательного

91

квантования СТО с учетом калибровочного

подхода. Калибровочный подход, по-видимому,

указывает направление, в котором следует

развивать дистонный подход, чтобы сделать

его доступным опытной проверке. Но если в

методологически наиболее перспективных

формах квантово-полевого (калибровочный) и

хроногеометрического (дистонный) подходов

намечается тенденция к их сближению и

объединению в нечто единое, то не дает ли

это ключ к разрешению старой антиномии

между СТО и НКМ и к объединению на этой

основе КФД и КХД?

Нетрудно заметить, что такая постановка

проблемы существенно отличается от

традиционной, когда проблема "великого

объединения" или рассматривается чисто

формально (как поиск калибровочной группы,

объединяющей группы КФД и КХД -GVT) или

связывается с объединением прокалиброванных

КТП и все той же ОТО -SUSY. Следует

подчеркнуть, что речь идет именно о

содержательном синтезе, предполагающем

выдвижение новых фундаментальных физических

понятий и принципов в отличие от чисто

формального синтеза, который ограничивается

развитием математического аппарата в рамках

уже существующих понятий и принципов.

Разумеется, содержательный синтез требует,

в свою очередь, адекватного математического

аппарата для своего выражения, то есть

"формального синтеза", но этот последний

здесь перестает быть чем-то самодовлеющим,

а выступает как "эманация" (форма

проявления) лежащего в его основе

содержательного синтеза.

Итак, анализ истории формирования ТЭЧ

приводит к постановке существенно новой

92

проблемы - синтеза калибровочного и

дистонного подходов. Естественно допустить,

что в форме калибровочного и дистонного

подходов квантово-полевой и хроно-

геометрический подходы (как это ни

парадоксально) настолько сближаются, что их

синтез становится вполне назревшей задачей.

Возникает вопрос о методе решения

указанной проблемы. Дело в том, что

возможности "синтеза" калибровочного и

дистонного подходов могут быть чрезвычайно

многообразными. Чтобы сузить их число, надо

руководствоваться каким-то методологическим

принципом, который бы давал достаточно

сильное ограничение. Естественно

использовать в качестве такого принципа

требование, чтобы решение вышеуказанной

проблемы одновременно удовлетворяло

методологии Эйнштейна и Бора22. Под

"методологией Эйнштейна" мы будем

подразумевать эйнштейновскую идею

геометризации взаимодействия, связанную с

принципом относительности движения.

Соответственно, под "методологией Бора"

будет подразумеваться боровская идея кван-

тования взаимодействия, ассоциирующаяся с

принципом дополнительности движения.

В литературе неоднократно отмечалась

противоположность этих методологических

установок: первая акцентирует внимание на

непрерывности движения и связанной с этим

динамической закономерности, вторая делает

____________________

22 Речь идет, разумеется, не о

методологии этих великих физиков в полном

объеме, а только об определенном аспекте

последней, существенном для

рассматриваемой здесь проблемы.

93

упор на дискретность движения и

ассоциирующуюся с нею вероятностную

закономерность. Именно ввиду

противоположности указанных установок их

объединение может дать очень сильное

ограничение числа возможных решений

вышеупомянутой проблемы.

Представляет интерес выяснить

эвристическую роль принципа единства

методологии Эйнштейна и Бора. Эта роль

может быть раскрыта путем исследования

селективной функции этого принципа.

Практически это означает, что из множества

возможных моделей синтеза калибровочного и

дистонного подходов надо выбрать ту,

которая удовлетворяет указанному принципу.

94

Д.П.Грибанов

ЭЙНШТЕЙНОВСКAЯ КОНЦЕПЦИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ

РЕAЛЬНОСТИ

Нам представляется, что ученые,

работающие в области физики элементарных

частиц, должны опираться на весь арсенал

предшествующих ей теорий наследия, которые

были органично связаны с физической наукой.

Поэтому рассматриваемые проблемы бытия

микрообъектов нельзя ограничить лишь

собственной областью. В физике элементарных

частиц часто речь идет о физической

реальности, а известно, что теоретическое

обоснование на этот счет впервые дал

Эйнштейн. Тем не менее до сих пор в

литературе нет единого взгляда на эту

проблему.

Эйнштейновское представление о физической

реальности мы рассмотрим в контексте

развития физической науки и главным образом

теории относительности. Но прежде всего

хотелось бы напомнить о некоторых общих

вопросах, связанных с этой теорией. Во-

первых, она имеет многоаспектный характер,

является результатом развития физической,

математической и философской науки. Общим

недостатком многих работ по теории от-

носительности является абсолютизация

какого-либо из этих аспектов, что не

позволяет оценить подлинный вклад того или

иного ученого в ее создании, раскрыть

методы, побудительные мотивы по ее

развитию.

95

Другим недостатком является ограничение

историко-научных и философских предпосылок

теории относительности лишь рассмотрением

проблем пространства, времени и движения. К

ее предпосылкам следует отнести также

понятия "материя", "физическая реальность".

Каков же был философский фон в

естествознании накануне развития теории

относительности? Известно, что еще во

второй половине ХIХ века представление о

материи, как предельно широком понятии,

охватывающим предметы внешнего мира, ото-

ждествлялось с понятием вещества. Учение о

веществе согласовывалось с концепцией

древних мыслителей о наличии в природе лишь

атомов и пустоты. Отсюда понятна

устойчивость в сознании ученых ньютоновской

идеи абсолютного пространства и времени.

О физических объектах в состоянии поля

ясного научно обоснованного представления

тогда не было. Хотя мы в настоящее время

знаем, что эти две области внешнего мира -

вещество и поле по своим свойствам

принципиально отличаются друг от друга.

Физические понятия о веществе и поле можно

считать в настоящее время предельно

широкими понятиями физической науки,

отражающими нами исследованный внешний мир.

Известно, что вещественные объекты, как

более доступные нашим чувствам, были

относительно хорошо изучены на более ранних

этапах развития философии и естествознания.

В философии реализма получил обоснование

объективный характер вещественных тел.

Физика выявила их наиболее существенные

свойства, такие как пространственно-

ограниченные формы, наличие массы покоя,

спектра скоростей, траектории движения. Эти

96

свойства определяют бытие вещества,

отделяют его от бытия поля. В общей форме

назовем эту область внешнего мира

вещественным субстратом.

Объективной основой классической физики

являются вещественные тела, их отношения и

свойства. Это обстоятельство было одной из

причин абсолютизации классической механики.

Застой в физике был преодолен благодаря

изучению и включению в структуру физики

объектов внешнего мира в виде поля и

осознанию того факта, что электромагнитное

поле существует объективно как и

вещественная материя, но которое по своим

свойствам принципиально отличается от

вещества. Реальность в форме поля предстала

перед учеными в виде объектов, которые в

отличие от вещества, не локализованы в

такой степени как вещество, а равномерно

распределены в пространстве, не имеют тра-

ектории полета, скорость их всегда

постоянна и не зависит от источника, они не

имеют массы покоя. Эти свойства являются

существенными свойствами поля, поскольку

определяют его бытие. Названную область

внешнего мира мы назовем полевым

субстратом.

Ознакомление Эйнштейна с состоянием

физики и философии привело его к выводу,

что выход на качественно новый виток в

теории можно сделать лишь опираясь не

только на собственные знания, но и на

философские обобщения. В работе "Физика и

реальность" Эйнштейн писал: "Критический ум

физика не может ограничиваться

рассмотрением только его собственной

теории. Он не может двигаться вперед без

критического рассмотрения значительно более

97

сложной проблемы: анализа природы повсед-

невного мышления"1.

В трудах Эйнштейна мы не найдем целостной

системы его философских взглядов, хотя весь

дух его творчества пронизан философскими

идеями. Он интересовался содержанием

различных философских направлений, изучал

историю философии, извлекал философские

зерна из работ основателей классической

механики и, таким образом, создал

определенную систему философских воззрений.

Свои философские взгляды Эйнштейн излагал

специфически, в форме выражений присущих

тем философам, к которым он обращался. Это

обстоятельство служило поводом для того,

чтобы причислить его к сторонникам той или

иной школы.

Опираясь на широкую гамму философских и

естественнонаучных идей, Эйнштейн выработал

для себя общие методологические установки

по отношению к науке. Он различал существо-

вание двух принципиально различных

концепций относительно природы Вселенной:

мир как единое целое, зависящее от чело-

века; мир как реальность, не зависящая от

человека. Эйнштейн придерживался второй

концепции. В беседе с ирландским писателем

Мэрфи Эйнштейн говорил: "Ни один физик не

верит, что внешний мир является производным

от сознания, иначе он не был бы физиком". В

статье "Влияние Максвелла на развитие

представлений о физической реальности" он

подчеркивал: "Вера в существование внешнего

мира, независимого от воспринимающего

субъекта, лежит в основе всего

____________________

1 Эйнштейн А. Собр.науч.тр. Т. 4. М., 1967.

С . 200.

98

естествознания"2. Он глубоко верил во

внутреннюю гармонию мира, в наличие

причинно-следственной связи между

явлениями. Эйнштейн, в отличие от ряда

скептиков, был убежден в познаваемости

мира. Наконец, он стоял на той точке

зрения, что наши ощущения, научные понятия,

законы физики, ее принципы есть не что иное

как отражение объективных процессов

природы, что это отражение, хотя оно и не

полно, но в то же время объективно. Отсюда,

подчеркивал он, необходимо постоянно

изменять их содержание, включая и акси-

оматическую базу физики.

Данные общие философские установки

способствовали развитию Эйнштейном

концепции физической реальности, включавшей

в себя те философские идеи, которые

"работали" в физической науке. Это была

своеобразная система философских знаний,

примененная к решению конкретных проблем

физики на определенном этапе ее развития.

Термин "физическая реальность" выступает у

Эйнштейна в различной роли, включает разное

содержание.

Во-первых, он использовал понятие

физической реальности как эквивалент

понятию материи. Эйнштейн вынужден был их

отождествить при рассмотрении внешнего мира

самого по себе, который существует

независимо от того, воспринимаем, изучаем

мы его или нет. Однако, Эйнштейн видел, что

в механистическом материализме, с которым

он был знаком, понятие материи ото-

ждествлялось лишь с понятием вещества, хотя

перед Эйнштейном уже предстала новая

____________________

2 Эйнштейн А. Собр.науч.тр. Т. 4. С. 136.

99

реальность - электромагнитное поле. Он

понимал, что эта концепция материи,

господствовавшая в то время в физике, может

принести свои негативные последствия, если

она не будет изменена. В работе "Физика,

философия и научный прогресс" Эйнштейн

писал: "С возникновением теории

электромагнитного поля Фарадея-Максвелла

стало неизбежным дальнейшее

усовершенствование концепции реализма.

Возникла необходимость приписывать

электромагнитному полю, непрерывно

распределенному в пространстве, ту же роль

простейшей реальности, какую раньше

приписывали весомой материи".

Таким образом, в данной интерпретации

эйнштейновское понятие физической

реальности имеет более общий характер по

сравнению с представлением о материи,

господствующей в естествознании ХIХ века. И

при этом Эйнштейн считал, что содержание

данной концепции может быть изменено

развивающейся физикой. Она распространялась

им и на те объекты физического мира,

которые могут быть открыты наукой в

будущем, которые не даны нам

непосредственно. Открытие атома, а затем и

электромагнитного поля, явилось, по мнению

Эйнштейна, существенным шагом в развитии

концепции реализма. И все же эйнштейновская

концепция физической реальности уже диалек-

тико-материалистического понятия материи.

Она не может быть возведена в ранг

философской категории материи, ибо связана

с изучением только физических объектов.

Во-вторых, понятие физической реальности

охватывало также объекты внешнего мира,

изучаемых физикой. Он пытался отделить их

100

от объектов, изучаемых другими

естественными науками. В книге "Эволюция

физики" подчеркивалось: "Мы имеем две

реальности: вещество и поле. Несомненно,

что в настоящее время мы не можем

представить себе всю физику построенной на

понятии вещества, как это делала физика в

начале девятнадцатого столетия"3. Как мы

видим, Эйнштейн пытался обратить внимание

на открытие новой реальности, на

необходимость расширения сферы физической

науки. Руководствуясь предельно широкими

понятиями физики - вещества и поля, он

четко определил физическую структуру

внешнего мира с ее противоречивыми

свойствами, и тем самым выразил новые

возможности в познании природы. Под

физической реальностью Эйнштейн понимал

также отдельные объекты внешнего мира,

изучаемые физикой, предметы повседневной

жизни.

Вещественную и полевую материю, а также

единичные предметы, изучаемые физикой, мы

условно назовем физической реальностью

первого порядка.

В-третьих, к физической реальности

Эйнштейн относил также отношение друг к

другу объектов внешнего мира, а также

физические свойства предметов, которые

проявляются в этих отношениях, такие,

например, как время, пространство, масса,

энергия, инерция, скорость, ускорение и др.

Но эта реальность, назовем ее реальностью

второго порядка, отличается от реальных ве-

щей внешнего мира, поскольку отношение

предметов или его свойства не есть сам

____________________

3 Эйнштейн А. Собр.науч.тр. Т. 4. С. 510.

101

предмет, а лишь его проявление, отдельная

сторона. Отношения и свойства также реальны

как и сами предметы. Обращаясь к Сэмьюэлу,

Эйнштейн соглашается с Ньютоном, который

подчеркивал, что "в его системе

пространство и время столь же реальны, как

и материальные точки, ибо если не считать,

что пространство и время реальны в той же

степени, что и материальные объекты, то

законы инерции и понятие ускорения

утрачивают всякий смысл"4.

Для Эйнштейна реальными представлялись не

только тела и пространство, но и вся

цепочка, которая ведет к образованию по-

нятия пространства (телесный объект -

отношение положений телесных объектов -

пространственный промежуток - простран-

ство). "Пространственные отношения,

очевидно, реальны в таком же смысле, как и

сами тела" - писал он в работе "Проблема

пространства, эфира и поля в физике"5.

В-четвертых, в учении Эйнштейна есть еще

один род физической реальности. Ее можно

было бы назвать реальностью третьего

порядка. Это - отраженная физическая

реальность в научных понятиях, принципах,

теориях и в целом в физике. "Если есть

реальность, не зависящая от человека, -

отвечал Эйнштейн Р.Тагору, - то должна быть

истина, отвечающая этой реальности, и

отрицание первой влечет за собой отрицание

последней"6. По своему существу этого рода

реальность отличается от предметов внешнего

мира, поскольку она является не

____________________

4 Эйнштейн А. Собр.науч.тр. Т. 4. С. 329.

5 Там же. Т. 2. М., 1966. С. 276.

6 Там же. С. 131.

102

материальной субстанцией, а идеальным

человеческим отражением объективного мира.

В известной совместной работе Эйнштейна с

Подольским и Розеном говорится: "При

анализе физической теории необходимо

учитывать различие между объективной

реальностью, которая не зависит ни от какой

теории и теми физическими понятиями, с

которыми оперирует теория. Эти понятия

вводятся в качестве элементов, которые

должны соответствовать объективной ре-

альности, и с помощью этих понятий мы и

представляем себе эту реальность"7.

В-пятых, понятие физической реальности

употреблялось для определения общей

методологической установки по отношению к

цели физической науки. Эйнштейн

категорически не был согласен с широко

распространенной идеей, согласно которой

целью науки является лишь описание внешних

черт реальных объектов, их соотношения,

взаимодействия. Конечно, он соглашался, что

наука должна устанавливать связь между

предметами, чтобы на их основе предсказать

новые связи. Однако, для подлинной науки,

подчеркивал Эйнштейн, эта задача слишком

примитивна. Она не может вдохновить

исследовательскую страсть, побудить на

великие открытия. Подлинным мотивом

развития науки, писал он Соловину, является

стремление познать сущность предмета,

объективную реальность как таковую.

Эйнштейн настаивал, что исходным началом

физической науки должны быть реальные

объекты, процессы внешнего мира, которые

могут отражаться в свойствах, проекциях,

____________________

7 Эйнштейн А. Собр.науч.тр. Т. 3. С. 694.

103

отношениях научных открытий, принципах,

законах. В "Замечаниях к статьям" он писал

на этот счет: "Реальность" в физике следует

считать своего рода программой. Ничто не

заставляет нас придерживаться этой

программы априори. По-видимому, никому не

придет в голову отказываться от этой

программы, если речь пойдет о

"макроскопических" явлениях... Но

"макроскопический" и "микроскопический"

аспекты настолько тесно переплетены между

собой, что вряд ли стоит отказываться от

этой программы и при рассмотрении одних

лишь "микроскопических" явлений"8.

Таковой представляется нам эйнштейновская

концепция физической реальности, которая

сформировалась в процессе развития теории

относительности.

Каково же было состояние физики накануне

появления теории относительности? Мы кратко

напомним лишь об успехах ближайших

предшественников Эйнштейна - Лоренца и

Пуанкаре. Как известно, в физике в то время

шла бурная полемика вокруг учения Лоренца

об электромагнитных процессах, а также о

сущности эфира, его взаимодействии с

веществом. В результате многочисленных

дискуссий вокруг этих проблем делались все

новые успехи, приближающие создание теории

относительности. Вот только некоторые из

этих достижений. Лоренц открыл реля-

тивистские преобразования пространства и

времени, ввел понятие "местное время".

Правда, он не заметил, что эти преобразова-

ния обладают групповыми свойствами, а

"местное время" - есть величина

____________________

8 Там же. Т. 4. С. 302.

104

объективная. Главной причиной, которая

мешала ему открыть теорию относительности

была его идея о покоящемся эфире. Она

находилась в противоречии с принципом

относительности, не дала возможность

отказаться от ньютоновских представлений о

времени и пространстве.

Заслугой Пуанкаре является его

распространение принципа относительности на

электромагнитные процессы. Он указал на

групповой характер преобразований Лоренца,

на то, что они согласуются с принципом

относительности. Пуанкаре подверг сомнению

понятия "абсолютного времени",

"одновременность двух событий", пришел к

выводу о необходимости создания новой ме-

ханики, "где инерция возрастала бы со

скоростью и скорость света являлась бы

непреодолимым пределом" и т.д.

Только из этих примеров видно, что до

завершения теории относительности оставался

один шаг, который мог бы сделать Пуанкаре.

Однако это ему не удалось. Одной из причин

является неадекватность философских

установок Пуанкаре. Указывая на причины,

которые не позволили Пуанкаре создать

теорию относительности, Луи де Бройль

писал, что будучи чистым математиком

Пуанкаре "занимал довольно скептическую

позицию в отношении физических теорий,

считая, что вообще существует численное

множество различных, но логически

эквивалентных точек зрения и образов,

которые ученый выбирает лишь из соображений

удобства. Этот номинализм иногда мешал ему

правильно понять тот факт, что среди

логически возможных теорий имеются однако

105

теории, которые наиболее близки к

физической реальности"9.

В самом деле, если для Эйнштейна исходным

началом теории относительности были две

области материального мира - вещество и

поле, существование которых он признавал

независимыми от их изучения, Пуанкаре в

работе "Ценность науки" писал: "Невозможна

реальность, которая была бы вполне незави-

сима от ума, постигающего ее, видящего,

чувствующего ее"10.

По мнению Пуанкаре главной целью науки

является изучение лишь отношений между

предметами, тогда как Эйнштейн, признавая

необходимость изучения отношений, требовал

идти дальше - к постижению сущности вещей.

Эйнштейн был оптимистом в науке, верил в

силу человеческого разума, способного

познать глубинные процессы природы и эта

вера была основана на признании

закономерностей, причинной обусловленности

явлений природы. Для Пуанкаре если бы даже

внешний мир существовал, то он никогда не

был бы доступен нам. Если Эйнштейн за

истиной науки видел реальные процессы

природы, то Пуанкаре подчеркивал, что

каждая частная истина может быть

истолкована на бесчисленное множество ла-

дов.

По Эйнштейну критерием научности понятий,

принципов, законов является степень

отражения ими сущности изучаемого объекта.

Пуанкаре не ставит вопрос об их

____________________

9 Бройль Л. де. По тропам науки. М., 1962.

С .307.

10 Пуанкаре А. Ценность науки. О науке.

М., 1983. С. 158.

106

адекватности объективному миру. Они служат,

считает он, лишь для удобства ученым.

Эйнштейн физические свойства материи,

такие как масса, энергия, время,

пространство относил к физической

реальности, считая их объективными. Для

Пуанкаре, например, масса является лишь

удобным коэффициентом, который нам выгодно

вводить в наше вычисление. То же он говорит

и о времени. "Нет способа измерения

времени, который был бы правильнее другого;

способ вообще принятый является только

более удобным"11, - пишет он в работе

"Ценность науки".

Эйнштейн утверждал, что мышление само по

себе не приводит к знанию о внешних

объектах. Истинность теоретического

мышления достигается исключительно за счет

связи его со всей суммой данных

чувственного опыта. Все "понятия, - полагал

он, - получаются из ощущений путем

"абстракции", т.е. отбрасывания какой-то

части их содержания". Понятия, принципы,

теории для Эйнштейна есть примерные копии с

внешнего мира, которые со временем нужно

пересматривать. Для Пуанкаре они - символы,

знаки, в которых не отражена объективная

реальность.

Что касается положений математики, то

Эйнштейн подчеркивал, что они имеют опытное

происхождение. "Вопрос о том, имеет этот

континуум эвклидову, риманову или какую-

либо другую структуру, - писал он, -

является вопросом физическим, ответ на

который должен дать опыт, а не вопросом

соглашения о выборе на основе простой

____________________

11 Там же. С. 180.

107

целесообразности". "Основные принципы

геометрии суть не что иное, как условия.

Опыт, - подчеркивал Пуанкаре, - не может

разрешить вопроса о выборе между геометрией

Эвклида и Лобачевского. Геометрия не

истинна, она выгодна"12.

Нам представляется более перспективной в

развитии физики философская позиция

Эйнштейна. Мы не будем здесь касаться

анализа роли физических идей в развитии

теории относительности. Наш интерес

направлен лишь на те точки в генезисе

теории, где наиболее рельефно сыграла свою

роль философская наука и главным образом

концепция физической реальности.

Прежде всего, эта концепция была

адекватна вновь открытым реальностям: она

четко определила материальный носитель

механической формы движения, изучаемой

классической физикой - вещественные

объекты. Кроме того, Эйнштейн увидел от-

ражение в работах Фарадея, Максвелла, Герца

принципиально иной реальности, отличной от

весомой материи и определил ее объективный

статус. Это открытие явилось для Эйнштейна

событием огромного значения. В своих

работах по методологии физики Эйнштейн с

особой силой выделяет открытие новой реаль-

ности - поля и призывает ученых осознать

это событие. Вся дальнейшая работа

Эйнштейна по созданию теории относитель-

ности рассматривалась через призму этих

двух самостоятельных областей природы.

Философские знания помогли Эйнштейну

также рассмотреть специфику методов,

представлений классической механики, прийти

____________________

12 Пуанкаре А. Указ. соч. С. 180.

108

к заключению о невозможности их переноса в

полной мере на изучение качественно иной

реальности. По его мнению, не понятия

должны предшествовать реальности, а

наоборот, они должны выводиться из нее

методом абстракции. Для изучения полевых

процессов должны быть созданы иные ценности

физики.

Эйнштейн признавал, что все попытки

разрешить противоречия, возникшие в физике

на рубеже ХIХ-ХХ вв., создать удо-

влетворительную теорию, опираясь лишь на

отдельные опытные факты, не привели его к

успеху. И тогда он принимает решение

проанализировать то огромное количество

экспериментально установленных фактов,

которые получены учеными при изучении этих

двух областей внешнего мира, с тем чтобы

найти общую основу, общие черты, присущие

вещественной и полевой материи. Такой

анализ понадобился Эйнштейну для того,

чтобы, как он говорил, выведать у природы

общие принципы, а потом уже из них вывести

необходимые следствия.

Одним из таких общих проявлений или черт,

наблюдаемых в движениях объектов вещества,

которые выражены в законах физики, Эйнштейн

усмотрел в независимости этих законов от

выбора инерционной системы. Эйнштейн

убедился, что это проявление

распространяется и на электромагнитные

процессы. Следовательно, оно имеет

универсальный характер. Все движения

вещественной и полевой материи обладают

этим свойством. Следовательно, оно, по

мнению Эйнштейна, может быть сформули-

ровано, как всеобщий принцип физики,

109

который получил название принципа

относительности.

О другом принципе Эйнштейну подсказало

открытие такого свойства полевой материи,

как постоянство ее движения. Это свойство,

а также и сформулированный Эйнштейном на

его основе принцип связан лишь с полевой

материей. На вещественную материю он не

распространяется. Как мы видим, Эйнштейн,

различая существование двух принципиально

иных по своим качествам материальных

областей, в каждой из них выделил общие

черты, которые явились объективной основой

всеобщих принципов.

Руководствуясь идеей единства мира, он

считал, что вещественная и полевая материя

должны быть связаны между собой. Исходя из

этой посылки Эйнштейн пытался совместить

названные принципы. Однако такое совмещение

находилось в противоречии с господствующим

в то время ньютоновском представлении о

времени и пространстве. Здравый смысл

требовал отказа либо от принципов, либо от

представления о времени и пространстве.

Эйнштейн в данном случае руководствовался

своим основным методологическим критерием

отношения к теории. По его мнению,

адекватность теории должна определять ее

проверяемость на практике. В этом случае

отказаться от названных принципов он не

мог.

Таким образом, перед ним встал вопрос о

сущности ньютоновского представления о

времени и пространстве. Надо было

разобраться насколько философски и

физически оно обосновано. Эйнштейн видел,

что ньютоновские представления о времени и

пространстве противоречили тем

110

экспериментам, которые проводились в

поисках неподвижного эфира. В "Истории

механики" Маха Эйнштейн обратил внимание на

утверждение о том, что понятия классической

механики выражают не абсолютные, а от-

носительные величины. Он знал, также, что

Ньютон проявлял беспокойство о том, что в

опыте не было ничего, что соответствовало

бы понятию абсолютного пространства,

связанного с понятием абсолютного покоя.

Однако эти важные для Эйнштейна сомнения

физиков нужно было подкрепить также

философски. Для этого Эйнштейн изучил

вопрос о происхождении научных понятий. Для

Эйнштейна была неприемлема позиция тех

философов, кто полагал, что знание можно

вывести из чистого мышления, он не был

согласен также с выводами Канта об

априорном характере научных понятий. Вывод

Галилея о невозможности получения чистого

знания Эйнштейн принял безоговорочно. Этот

вывод он направил против априоризма Канта.

Эйнштейн отбросил также установку

механического материализма о возможности

вывода понятий непосредственно, логически

из самой действительности. Выход из тупика

в этом отношении ему подсказал анализ работ

Беркли, Юма и Канта. Если от Беркли и Юма

он взял идею о невозможности вывести

понятия непосредственно из ощущений, то от

Канта - ту мысль, в которой он несколько

"узаконил" реальность понятий, не связанных

непосредственно с ощущениями. Хотя

известно, что и Юм и Кант в этом вопросе

пришли к крайностям - первый - к скепсису в

отношении возможности познания, второй - к

априоризму. И с той, и с другой

крайностями, как известно, Эйнштейн не был

111

согласен. Эйнштейн пришел к выводу, что все

понятия получаются из ощущений путем

"абстракции", т.е. отбрасывания какой-либо

части их содержания. Такой вывод дал ему

возможность ответить на вопрос о содержании

ньютоновских представлений о времени и

пространстве, об их произвольности. А

признать их произвольность, говорил Эй-

нштейн в "Автобиографических заметках", в

сущности уже означает решить проблему. Мы

не будем дальше воспроизводить ход развития

специальной теории относительности. Он

хорошо известен.

Таким образом, только названные фрагменты

из истории развития теории относительности

показывают оправданность эйнштейновского

подхода к осмыслению новых явлений природы.

Из вышеизложенного материала логична

постановка вопроса о возможности и пределах

использования концепции Эйнштейна о

физической реальности в квантовой механике.

Нам представляется, что в методологическом

плане она могла бы способствовать изучению

явлений и микромира.

Несмотря на то, что объектами квантовой

механики являются частицы вещественной

материи, все же данная теория должна

опираться на общий каркас объективной

физической реальности. В поле зрения

исследователя кроме вещества должно нахо-

диться и поле. Такое соображение диктуется

тем, что в основе квантовомеханических

процессов не лежат лишь объекты вещества.

Определенную роль в них играет и полевая

материя. Она является инструментом

познания, носителем информации о свойствах

частиц, выступает как один из компонентов в

этих процессах.

112

Обращение внимания на существование этих

двух автономных областей внешнего мира

поможет более правильной ориентации в

вопросах о попытке сведения физики либо к

представлениям о веществе, либо к полю;

предостережет ученых от смешения понятий

корпускулы и волны, как физических свойств

с материальными носителями этих свойств -

веществом и полем; поможет соотнести

одинаковые физические свойства, присущие

этим двум областям природы к своим

материальным носителям. Каждая из этих двух

областей материи имеет только им одним

присущие свойства, что также должно

учитываться при изучении процессов

микромира.

Наконец, полевая и вещественная материя

по-разному проявляют себя в процессе

движения. В движениях вещества имеют место

релятивистские эффекты. И т.д. Все это

может придать некоторую упорядоченность

объективной физической реальности.

Наличие в структуре понятия физической

реальности понятий вещества и поля, как

предельно широких понятий современной

физики, неизбежно требует введения более

обобщающего понятия, которое включало бы в

себя эти две области и которое могло бы

быть открытым понятием. Этим самым мы могли

бы предостеречь науку от абсолютизации

вещественной и полевой материи, как это

было с веществом.

Мы не можем утверждать, что физический

мир исчерпывается лишь этими двумя

областями материи. Не исключено, что наряду

с веществом и полем существует некая

субстанция, которая принципиально

отличается по своим свойствам от вещества и

113

поля и которая "невидимо" для науки влияет

на процесс взаимопревращения полевой и

вещественной материи, на определенное

поведение квантовомеханических объектов. Об

этом свидетельствуют многочисленные примеры

необъяснимого поведения микрообъектов, что

вынуждает ученых постоянно обращаться к

поиску скрытых потенциальных возможностей,

имеющихся в природе. Возможно одним из

таких видов внешнего мира является вакуум,

который все больше заявляет о себе.

Что касается разногласий в понимании

содержания квантовой механики, то

недоразумения могут возникать и из-за

разного толкования ее исходного этапа. В

классической физике, поскольку предмет

изучения дан непосредственно в наших ощуще-

ниях, исходный этап познания начинается из

признания объективных характеристик

предмета. Вторым этапом считается сам

процесс изучения. В квантовой механике,

поскольку объекты наблюдать нельзя,

некоторые физики не придают особого

значения этому первому предварительному

этапу в познании. Таким образом, физическая

реальность, которую мы называли реальностью

первого порядка иногда выпадает из поля

зрения исследователей. Это приводит к тому,

что под физической реальностью понимается

лишь результат отражения, как идеальный

образ квантовомеханических процессов. Хотя

справедливости ради следует признать, что

создатели квантовой механики признавали,

что микрообъекты предшествуют познанию и

они существуют объективно. Н.Борн, в книге

"Физика в жизни моего поколения" под-

черкивал, что естествоиспытатель должен

быть реалистом, он должен видеть в своих

114

чувственных впечатлениях нечто большее, чем

галлюцинации, а именно информацию, идущую

от реального внешнего мира"13.

Надо иметь в виду, еще и то, что исходный

этап это не есть лишь формальный процесс.

На этом этапе еще до конкретного акта

взаимодействия прибора с объектом, мы можем

иметь значительную информацию о свойствах

изучаемого микрообъекта, полученную из

предшествующих знаний, из изучения других

подобных объектов, опираясь на аналогии,

теоретические прогнозы и т.д. Поэтому он

нужен для того, чтобы упорядочить многие

эмпирические и теоретические данные,

осмыслить их с учетом новых обстоятельств,

имеющих место в микромире, выработать общую

методологию подхода, исходя из физической

структуры мира. Тем самым, мы могли бы

повысить конструктивную роль мышления в

познании природы.

Целесообразность признания исходного

этапа в квантовой механике вызывается и

тем, чтобы избежать смешения субъективного

с объективным, знания с самой

действительностью, что иногда имеет место.

Наконец, существование в физической

структуре двух субстанций - вещества и

поля, их постоянное взаимопревращение,

указывает на строгую гармонию внешнего

мира, наводит на мысль, что в физике не

должна быть абсолютизирована ни из-

менчивость, ни стабильность. Эти два

свойства и взаимопревращение полевой и

вещественной материи внутренне присущи фи-

зическому миру.

____________________

13 Борн М. Физика в жизни моего

поколения. М., 1963. С. 207.

115

В квантовой механике целесообразно

выделить в самостоятельный класс физической

реальности также понятия свойства

микрообъектов. Это диктуется тем, чтобы

избежать отождествления свойств с их

материальными носителями. В литературе, на-

пример, можно встретить выражение: "о

превращении вещества в энергию", или "о

существовании двух субстанций вещества и

энергии", "о превращении массы или энергии

в излучение" и т.д. Хотя известно, что

вещество и поле или, как его называют,

излучение не могут превратиться в свои

свойства энергию или массу и наоборот.

Вещество и поле обладают рядом свойств,

тогда как свойство - это лишь одна из

сторон этих видов материи.

Выделение свойств необходимо также для

того, чтобы подчеркнуть тем самым, что

свойства имеют объективный характер, как и

сам предмет, носитель этих свойств; что они

не создаются в процессе познания, а лишь

проявляются во взаимодействии, более или

менее полно отражаются в знаниях.

Обособление понятия свойств необходимо

также, чтобы при изучении объекта можно

было бы выделить в нем наиболее важные из

них с тем, чтобы определить таким образом

сущность изучаемого предмета, сформировать

научное понятие о предмете.

Наиболее сложной в квантовой механике

является содержание физической реальности

третьего порядка, отраженного представления

о микромире. Хотелось бы на этот счет

высказать лишь некоторые общие соображения.

Нам представляется, что одной из причин

неудовлетворенности результатами механики,

является абсолютизация ее копенгагенского

116

варианта в той части, где игнорируется

познавательная роль свойств физической си-

стемы до процесса измерения. Знания о

квантовомеханических объектах должны

черпаться как из данных, полученных в про-

цессе их измерения, так и из анализа

совокупности структуры объективной

физической реальности.

В процессе изучения микрообъектов мы не

должны преувеличивать роль так называемых

силовых приемов. Известно, что воздействие

на изучаемый объект вносит определенные

коррективы в его поведение. Не следует

исключать из поля зрения исследователей ту

информацию, которая поступает к нам в

результате произвольных процессов,

протекающих в природе. Естественная

радиоактивность, космические излучения,

поток электромагнитных волн и частиц,

которые приходят от Солнца, таят в себе

огромную информацию о микромире, которую

можно получить без прямого воздействия на

изучаемый объект.

Нам представляется, что познание объектов

микромира не может быть исчерпано лишь

методом, который, безусловно, играет

огромную роль в изучении

квантовомеханических объектов.

Статистический метод помогает изучить

определенный класс объектов или событий.

Однако, не следует уходить от вопроса об

изучении единичных явлений, не следует

противопоставлять общее единичному. Они

взаимосвязаны между собой. Единичное может

дать информацию об общем и наоборот.

117

В.Н.Дубровский

НОВAЯ КОНЦЕПЦИЯ ПРОСТРAНСТВA-ВРЕМЕНИ НA

ПЛAНКОВСКИХ МAСШТAБAХ РAССТОЯНИЙ

Обнаружение новых фундаментальных

материальных объектов, особенностей их

природы и движений, а также реализация идеи

единства в физике сопровождается

возникновением и обобщением концепций

пространства-времени. Реляционная концепция

пространства-времени возникла в связи с

обнаружением электромагнитного поля, а

также предельности и конечности скорости

распространения взаимодействий (равной по

величине скорости электромагнитных волн в

вакууме) и реализацией идеи единства

электрических, магнитных и световых явлений

и согласованного с ними описания

механических явлений. Классическая

гравитационная концепция пространства-

времени появилась после открытия

геометрической природы гравитационного поля

и реализации мысли о едином описании

механических, электромагнитных и

гравитационных явлений. Физическое

осуществление идеи о непрерывном единстве

пространства-времени и материи не могло

возникнуть прежде, чем была обнаружена

существенность реляции вещественных

объектов, осуществляемая калибровочным

(электромагнитным) полем. Кажущаяся потеря

глубинного единства пространства-времени и

материи связана с малостью масс (энергий),

ведущей к плоскостности, псевдоевклидовости

118

(а значит физической ненаблюдаемости)

пространства-времени, которое никогда не

может быть само в себе сущим, но лишь

атрибутом того или иного деятельного

материального субстрата. Идеи единства всех

(калибровочных и некалибровочных)

взаимодействий и вещества, а также всех

взаимодействий, вещества и вакуума,

реализуемые вблизи планковских масштабов

расстояний, должны привести к обобщению

указанных концепций пространства-времени.

На уровне общего можно сказать, что

реляционная концепция пространства-времени

возникла в связи с возможностью реализации

упорядоченного множества связанных объектов

и их состояний, а классическая

гравитационная концепция (которую на уровне

общего лучше назвать субстратной) - в связи

с возможностью реализации целостности и ее

состояний (на фоне которой существует

упорядоченное множество связанных объектов

и их состояний), которая содержит в себе

масштабы и часы, т.е. пространственно-

временные единицы измерения. Дальнейшее

обобщение этих концепций на уровне общего

связано с возможностью реализации

неупорядоченного множества объектов и их

состояний и той целостности самой по себе,

на фоне которой они существуют.

I. Расширение концепции фундаментального

объекта в современной физике

Согласно квантовополевой картине мира, в

основе всех физических явлений лежат

квантованные поля, основные состояния

которых называются вакуумными. Возбужденные

119

состояния квантованных полей содержат

соответствующие элементарные частицы,

взаимодействующие друг с другом и с

вакуумом. Единое описание элементарных

частиц и их взаимодействий приводит к

понятию единого вакуума. Все квантованные

поля, кроме гравитационного, не являются

метрическими и для энергий меньше

планковских их кванты можно считать

движущимися на фоне заданного 4-мерного

пространства-времени, связанного со столь

слабым гравитационным полем, что его

геометрия неотличима от геометрии

Минковского. Негравитационные флуктуации

вакуума не меняют существенным образом

метрику пространства-времени, но

сказываются на условиях движения частиц.

Однако при планковских энергиях ситуация

коренным образом меняется. Локальная

квантовая теория поля становится здесь

неприменимой, ибо в этом случае не

существует заданного плоского пространства-

времени, на фоне которого разыгрываются со-

бытия, геометрия становится сложной, а

квантованное гравитационное поле сильно

флуктуирующим по метрике, топологии,

размерности и даже связности. Дело в том,

что квантовомеханическое соотношение

неопределенностей для энергии и времени

требует нарушения закона сохранения энергии

для малых интервалов времени. Но согласно

ОТО, сильные флуктуации энергии в малых

пространственных участках могут проявляться

в рождении (а затем исчезновении) из

вакуума виртуальных черных мини-дыр, что

дает резкое изменение локальной структуры

4-мерного пространства-времени в масштабах

планковской длины ("пространственно-

120

временная пена"). Это и делает невозможным

использование методов локальной квантовой

теории поля, построенной в предположении,

что геометрия пространства-времени повсюду

является псевдоевклидовой.

Было предпринято много попыток учета

изменения геометрии 4- мерного

пространства-времени "в малом", но в

настоящее время оптимизм физиков связан с

достижениями в развитии новой нелокальной

квантовой теории поля - суперсимметричной

теории одномерно протяженных (с линейными

размерами порядка планковской длины)

релятивистских объектов - суперструн,

несущих в себе бозонные и фермионные

степени свободы и (при возбуждении) весь

спектр масс элементарных частиц. Эта

теория, основанная на синтезе локальной

квантовой теории поля и ОТО, обобщает на

расстояния порядка планковских фундамен-

тальные понятия квантованного поля, квантов

поля, пространства-времени и т.д. и

утверждает существование новых фунда-

ментальных физических объектов

(суперструнного поля, суперструн,

суперструнного вакуума), являющихся основой

для концептуального описания пространства-

времени. Теория суперструн радикальным

образом меняет ОТО в планковских масштабах

расстояний, расширяя центральную идею

Эйнштейна об искривленном 4-мерном

пространстве-времени до более богатого

многомерного пространства-времени, в

котором осуществляются все возможные

конфигурации суперструн. Структура этого

пространства, вообще говоря, не является

заданной, а формируется в процессе динамики

суперструн, хотя существующие пока прими-

121

тивные модели рассматривают суперструны

движущимися в заданном пространстве-

времени, без учета их воздействия на его

структуру в процессе движения.

Проникновение теоретической физики на

планковские масштабы расстояний приводит к

углублению воззрений на структурную

сущность материи и ее атрибутов. Если

локальная квантовая теория поля,

синтезировав СТО и квантовую механику,

значительно изменив картину мира, не

затронула существенным образом трактовку

пространства-времени в физике, то супер-

струнная теория, открыв существование

суперструнного поля и тем самым углубив

понятие квантованного поля, позволила по-

новому взглянуть и на концепции

пространства-времени. Отчасти это связано с

тем, что уже ОТО более углубленно, чем СТО,

подошла к экспликации пространства-времени,

установив неразрывную связь его с полем

тяготения и утвердив тем самым полевую

трактовку пространства-времени:

пространство-время и поле тяготения - это

две стороны единого объекта. Можно сказать,

что ОТО наложила на концептуальное описание

пространства-времени два существенных

требования - физической экспликации и

математического представления. Кроме того,

она утвердила мысль о том, что структура

пространства-времени, в общем случае, не

является заданной, но формируется в

процессе движения материальных объектов.

Такие воззрения на пространство-время в

корне отличались от всех предыдущих

воззрений (существовавших в классической

механике и СТО), которые являются слишком

упрощенными. Концепцию пространства-вре-

122

мени, физически эксплицируемую на

гравитационном поле и математически

представимую в виде псевдоримановой геомет-

рии, я назвал классической гравитационной,

а концепцию, связанную с упорядоченным

множеством связанных материальных объектов

и их состояний - реляционной. Именно эти

концепции углубила суперструнная теория.

Обобщение концепции пространства-времени в

связи с созданием теории суперструн оказа-

лось связанным с расширением концепции

фундаментального объекта в современной

физике и реализацией идеи глубинного

единства физического мира.

2. Физические и философские следствия

теории релятивистских суперструн

За последнее время физика высоких энергий

развивалась на основе стандартной модели,

под которой понимается описание сильных,

слабых и электромагнитных взаимодействий

элементарных частиц на кварк-лептонном

уровне в рамках локальной калибровочной

теории, основанной на стандартной группе

симметрии. Сильные взаимодействия

описываются квантовой хромодинамикой с

цветовой калибровочной группой,

электрослабые взаимодействия - моделью

Вейнберга-Салама. Все имеющиеся в настоящее

время экспериментальные данные находятся в

хорошем согласии со стандартной моделью,

которая строится на основе предельного

случая классической гравитационной концеп-

ции пространства- времени, когда

метрический тензор имеет лоренцев вид.

Стандартная модель может быть дополнена

123

требованием суперсимметрии, что приводит к

идее многомерного пространства-времени.

Следующим шагом на пути поиска единства

физических взаимодействий явилась теория

Великого Объединения, включающая в себя

единое описание сильных и электрослабых

взаимодействий на основе идеи о локальной

калибровочной инвариантности в рамках

обычной квантовополевой теории. В ней об-

суждаются различные группы симметрии, но

нет никакого принципа, позволяющего выбрать

ее однозначно.

Несмотря на успехи, стандартная модель и

теория Великого объединения содержат ряд

нерешенных проблем (например, неясно, как

естественно включить в общую схему

гравитацию) и большой произвол в выборе

параметров. В 1974 г. Дж. Шерк и Дж.Шварц1

обнаружили, что струнные модели

(рассматриваемые тогда в теории адронов)

могли бы претендовать на роль единой теории

всех физических взаимодействий, включая и

гравитацию. В разработанной впоследствии

теории суперструн, гравитацию в принципе

нельзя исключить из рассмотрения, а группа

симметрии, необходимая для ее включения,

ведет к предсказанию групп симметрии, на

основе которых объединяются другие

взаимодействия.

Дело в том, что струны могут быть

открытые и замкнутые. Если с концами

открытых струн связать сохраняющиеся

заряды, порождающие калибровочные поля, то

открытые струны будут переносчиками

____________________

1 Scherk J., Scwarz J.H. Dual Models for

Non-Hadrons // Nucl. Phys. Ser. B. 1974.

Vol. 81, N. 1. P. 118-144.

124

калибровочных взаимодействий. Концы откры-

той струны могут соединяться так, что

образуется замкнутая струна (она, в свою

очередь, может разорваться), колебательные

моды которой содержат безмассовый гравитон,

поэтому замкнутые струны переносят

гравитационные взаимодействия. В теории

суперструн существование гравитации

вытекает из факта существования

калибровочных взаимодействий, и поля Янга-

Миллса должны быть объединены с

гравитацией. "Тот факт, что струнные модели

содержат в себе калибровочные теории и

общековариантную теорию гравитации,

является довольно неожиданным, так как в

них при построении не закладывались ни

калибровочная инвариантность, ни общая

ковариантность"2. Теория суперструн удачно

схватывает действительное единство казалось

бы качественно разнородных свойств

фундаментальных объектов материального мира

и отображает его в модельной форме. Одной

из важнейших моделей этой теории является

модель гетеротической струны, в которой

поля Янга-Миллса "размазаны" по замкнутой

ориентированной струне. Таким образом,

единство связывается с замкнутостью

системы. Суперструнная теория - одна из

типов единых теорий. "Другие теории также

могут описывать гравитацию и калибровочные

взаимодействия, но объединение этих вза-

имодействий в них остается дополнительным

____________________

2 Барбашов В.М., Нестеренко В.В.

Суперструны - новый подход к единой

теории фундаментальных взаимодействий //

УФН. 1986. Т. 150. Вып. 4. С. 511.

125

предположением"3, в суперструнной же теории

оно естественно.

В связи со сказанным появился глубокий

интерес к разработке суперструнных теорий,

существенных в той области, где проявляются

эффекты квантовой гравитации. В настоящее

время считается, что выход за пределы

стандартной модели связан с областью

планковских масштабов расстояний и

переходом в этой области к многомерному

пространству-времени суперструнной теории.

Л.Б.Окунь отмечал: "Я не разделяю мнения

тех, кто считает, что суперструны и

дополнительные пространственные измерения -

это кратковременная мода. Я думаю, что мы

являемся свидетелями очень важного события

в истории физики, по своему значению не

уступающего созданию квантовой теории

поля"4. Оказывается, что в

"низкоэнергетическом" (<1019 ГэВ) пределе

суперструнная теория переходит в

супергравитацию и суперсимметричные теории

других взаимодействий, а важнейшим

свойством ее является отсутствие в ней

аномалий, т.е. нарушений на квантовом

уровне классических симметрий теории

(калибровочной симметрии, лоренц-

инвариантности), а также возможность

устранения расходимостей.

Последовательная квантовая теория

суперструн была сформулирована

непротиворечивым образом в 10-мерном

пространстве-времени Минковского (с одним

____________________

3 Энтони С. Суперструны: всеобъемлющая

теория? // УФН. 1986. Т. 150. С. 582.

4 Окунь Л.Б. Физика высоких энергий // УФН.

1987. Т. 151. Вып.4. С. 470.

126

временным и девятью пространственными

измерениями), шесть измерений которого ком-

пактифицируются при выходе за пределы

планковских масштабов расстояний. Хотя в

суперструнной теории отсутствует свобода в

выборе размерности пространства-времени, в

отличие от теории супергравитации, где нет

убедительных теоретических аргументов

предпочесть ту или иную его размерность, но

вопрос о том, какова истинная размерность

пространства-времени на планковских

масштабах расстояний все же окончательно не

решен. В теории суперструн Грина-Шварца эта

размерность равна 10, в бозонном варианте

этой теории - 26, а если встать на точку

зрения Калуцы-Клейна, то 506. В работе5

показано, что открытые струны, содержащие

дополнительное скалярное поле с экспо-

ненциальным потенциалом, при низших

размерностях пространства-времени 7 или 13

для чисто бозонной и 3 или 5 для

суперструны обладают такими же свойствами,

что и при размерностях пространства-времени

26 или 10 для струн без такого потенциала.

Предложена даже модель6 замкнутой струны с

критической размерностью пространства-

времени, равной 4, т.е. не нуждающаяся в

компактификации. В дальнейшем я буду рас-

сматривать теорию Грина-Шварца, связанную с

____________________

5 Bilal A., Gervais J.L. New Critical

Dimensions for String Theories // Nucl.

Phys. Ser. B. 1987. Vol. 284, N. 2.

P. 397-422.

6 Chen W., Zhao W. Four-Dimensional String

// Phys. Lett. Ser. B. 1987. Vol. 183,

N. 1. P. 40-46.

127

10-мерным пространством-временем, как

наиболее совершенную.

Теория суперструн Грина-Шварца интересна

в том отношении, что она киральна (т.е.

приводит к эффектам Р-неинвариантности) и

остается киральной после компактификации.

Понятие киральности взаимодействия можно

определить только для пространства с

нечетным числом пространственных измерений,

поэтому, например, 11-мерная теория

супергравитации не может привести к

киральной теории, а теория суперструн в 10-

мерном (в отличие от теорий в 3-, 5-,

2 n + 1-мерном) пространстве-времени может.

М.Грин и Дж.Шварц7,8 показали, что имеется

лишь ограниченное число реалистических

теорий суперструн, а киральную

суперструнную теорию, свободную от

аномалий, можно сформулировать в 10-мерном

пространстве-времени, если группой

симметрии полей Янга-Миллса является

унимодулярная группа вращений в 32-мерном

внутреннем пространстве и группа Е8хЕ8.

Была обнаружена и третья группа 0(16) x

0(16), которая также ведет к отсутствию

аномалий. "Это означает, что структура всех

взаимодействий, включая гравитационное,

почти полностью фиксирована и нет свободы,

____________________

7 Green M.B., Schwarz J.H. Covariant

Description of Superstrings // Phys.

Lett. Ser. B. 1984. Vol. 136, N. 5-6.

P. 367-370.

8 Green M.B., Schwarz J.H. Infinity

Cancellations in SO (32) Superstring

Theory // Phys. Lett. Ser. B. 1985.

Vol. 151, N. 1. P. 21-25.

128

связанной с подгонкой параметров"9 для

согласования с экспериментом. Вся

"низкоэнергетическая" физика полностью

определяется свойствами искривленного

многомерного пространства компактификации.

Таким образом, при решении проблемы

квантовой гравитации на основе теории

суперструн, получаются однозначные

предсказания о характере других

взаимодействий.

Этот очень важный физический результат

имеет большое философское значение. Он

говорит о том, что более общая теория

фиксирует в себе менее общие теории

(принцип соответствия теорий), а более

общая концепция пространства-времени

позволяет выявить существенные концепции в

менее общих теориях. Поэтому абсолютное

пространство-время СТО следует рассматри-

вать как предельный случай классического

гравитационного пространства-времени, когда

гравитационное поле очень слабо, т.е.

практически ненаблюдаемо (в этом случае

ненаблюдаемым будет и пространство-время

Минковского). Никакой субстанциальной

концепции пространства-времени,

утверждающей существование пространства-

времени самого по себе, без материального

носителя, быть не может. (Аналогичная

ситуация для пространства и времени имеет

место и в классической механике).

Следует обратить внимание на

существенность качественного скачка при

приближении к планковским границам, требу-

ющего и более углубленного философского

____________________

9 Грин М. Теория суперструн в реальном мире

// УФН. 1986. Т. 150. Вып. 4. С. 577.

129

подхода к реальности. В частности,

появляются основания различать чувственно

созерцаемые и интеллектуально созерцаемые

материальные объекты, наблюдаемое 4- мерное

искривленное пространство-время и не-

наблюдаемое многомерное пространство-время,

в котором появляются струны, в связи с чем

необходим поиск нового критерия истины,

учет вероятностного характера ее и т.д. В

связи с этим можно ставить вопрос о том,

как возможно интеллектуальное познание,

т.е. познание материальных объектов и

связей между ними, которые лежат за

пределами практической деятельности

человека.

Если до создания ОТО считалось, что

локальная структура пространства-времени не

отличается от его глобальной структуры и на

этом принципе строились квантовая механика

и теория квантованных полей, то ОТО впервые

провела различие локального и глобального

аспектов пространства-времени, которое

стало особенно ощутимым при попытке синтеза

ее с квантовой механикой. Теория суперструн

окончательно утвердила это различие. В ней

считается, что на малых расстояниях можно

пренебречь кривизной дополнительных шести

измерений пространства-времени (только

тогда проявится полная симметрия теории).

Аналогичным образом, и 4-мерное

пространство-время Минковского можно

истолковать как экстраполированную до

бесконечности малую (и потому плоскую)

часть 4-мерного искривленного пространства-

времени. Это указывает на вложимость

соответствующих пространственно-временных

концепций, например, тривиальной

классической гравитационной концепции в

130

классическую гравитационную концепцию

пространства-времени, которая, в свою

очередь, вложима в суперструнную концепцию,

и соответствующую вложимость

пространственно-временной концепции

классической механики (принцип соответствия

пространственно-временных концепций).

Первичным объектом в суперструнной теории

является суперструнное поле, геометрическим

аспектом которого является суперструнное

пространство-время, в этом смысле

пространство-время является формой

существования материи, неразрывно связанной

с ней (в данном случае с суперструнным

полем). В отличие от обычных полей,

суперструнное поле (множество конфигураций

суперструн) является 10-мерным,

соответственно 10-мерно и пространство-

время (и суперструнный вакуум). Суще-

ствование необычно многомерного объекта

показывает опасность абсолютизации любых,

казалось бы несомненных воззрений.

Так как пространство компактификации (при

переходе от 10- мерного к 4-мерному

наблюдаемому миру) является пространством

специального типа (Калаби-Яо), не имеющим

непрерывных симметрий, то предельное

суперструнное поле (а значит и

пространство) в шести скрученных (с большой

кривизной) размерностях, не является

вездесущим, ибо в "дырах" его нет

"материального" содержания. Поэтому

компактный мир Калаби-Яо может содержать

внутри себя "нематериальные" участки. Этот

интересный момент требует философского

осмысления. По-видимому, под объективной

реальностью следует понимать не только

осуществленную, но и неосуществленную (в

131

некоторой ситуации), потенциальную,

виртуальную данность. Здесь дело обстоит

так же как с микрочастицами, которым

присущи две формы объективного

существования - в форме потенциальных

возможностей и в форме скачкообразных

квантовых процессов, проявляющихся как

действительность10.

В отличие от локальной квантовой теории

поля, в которой каждое поле описывает

частицы только одного типа, свободная

струна несет в себе бесконечное число

супермультиплетов, соответствующих

различным модам ее колебаний.

Супермультиплет основного состояния -

безмассовый, возбужденные состояния могут

иметь неограниченно возрастающие массы.

Низшие гармоники струн должны содержать

только безмассовые (по сравнению с

планковской массой) мультиплеты,

заполняющиеся наблюдаемыми экспериментально

(сейчас и в будущем) элементарными

частицами. Высшие гармоники наблюдать не

удастся, ибо энергии, необходимые для их

рождения, на 16 порядков выше энергий

современных ускорителей. Безмассовые

состояния суперструн содержат не только

гравитоны, калибровочные бозоны, скалярные

и спинорные частицы, но и гравитино,

связанное с супергравитацией. Поэтому в

"низкоэнергетическом" пределе набор

безмассовых частиц в теориях суперструн и

супергравитации совпадает, т.е.

____________________

10 Пахомов Б.Я. Изменение картины мира

как главное содержание научной революции

// Природа научного открытия: Философско-

методологический анализ. М., 1986. С. 59.

132