Берд Киви - Книга о странном (с иллюстрациями)

В апрельском, 2002 года номере журнала Physics World опубликована статья американского философа науки Роберта Криси с анализом воззрений ученых-физиков на окружающую реальность. Философа интересовали сугубо практические суждения этой категории людей о том, что в этом мире «реально», а что нет. Базой для умозаключений послужил опросный лист с нехитрыми на первый взгляд вопросами типа таких: «Полагаете ли вы реальными Землю, камни, галлюцинации, эмоции, цвета, длину волны, вязкость, кинетическую энергию, гравитационную постоянную, электрон, атом по Бору, массу, действительные числа, мнимые числа…»

В общей сложности задавалось около трех десятков вопросов, на которые ответили больше полутысячи физиков. Одни, как на блиц-турнире по шахматам, быстренько расставили галочки в клетках («да», «нет», «не уверен»). У других наивные, казалось бы, вопросы вызвали замешательство. Третьи пришли в ярость и вернули лист нетронутым, не преминув отметить, что философы никогда не умели ставить вопросы правильно… (Любопытно, что коперникову модель Солнечной системы назвали «реальной» и «нереальной» равные доли опрошенных – по 43%. Поровну разделились мнения и о реальности и нереальности волновой функции квантовой системы. Галлюцинации, кстати, считают реальными 40%, эмоции – 49%.)

Вопросы и в самом деле были подобраны «провокационные», чтобы ответы на достаточно глубоком уровне отразили, каким образом профессиональные знания респондента соотносятся с его представлениями о реальности. Философы славятся своей любовью разложить все знания по полочкам и ящичкам, снабженным бирками. Каждой разновидности концептуальных воззрений на жизнь дается наименование: «реализм», «антиреализм», «операционализм», «конструктивизм», «инструментализм» и т. д. и т. п. Хорошо известно и то, что людей, занимающихся естественными науками, нередко раздражает стремление философов проанализировать их занятия, поскольку особой пользы от этого никто еще не видел, а вред от попыток жесткого очерчивания научных концепций может быть вполне ощутимым. Например, нобелевский лауреат Стивен Уайнберг одну из глав в своей книге «Мечты об окончательной теории» так и назвал – «Против философов». Другое не менее известное светило, Мюррей Гелл-Манн, поясняет нелестное мнение своих коллег о «любомудрии» следующим образом: «Философия мутит воду и затуманивает важнейшую задачу теоретической физики – отыскивать согласованную работоспособную структуру». Наличие же у физика четкой философской позиции, по мнению Гелл-Манна, может стать причиной «отвержения какой-нибудь хорошей идеи».

Даже Альберт Эйнштейн, уважительно относившийся к философским аспектам научной деятельности, однажды написал, что с точки зрения философа ученый-физик – это «беспринципный оппортунист», поскольку физик готов стать «реалистом, когда пытается описать мир в независимости от актов восприятия; идеалистом, когда взирает на концепции и теории (не выводимые логически из опыта) как на изобретательность человеческого духа; и позитивистом, когда считает свои теории обоснованными лишь в пределах логической согласованности с ощущениями своих органов чувств»…

Сегодня, пожалуй, никто не возьмется дать строгое определение «реализму». На протяжении XX века научные теории все больше концентрировались на прагматическом предсказании и управлении, а не на достоверном описании или объяснении природы. Горький опыт научил физиков, что доминирующие теории могут изменяться самым непредсказуемым образом, а прошлые фундаментальные достижения науки нередко приходится отвергать как ложные. А значит, в любой момент надо быть готовым, что и на смену сегодняшней науке придет радикально новая, более плодотворная концепция.

Например, для физиков реальность не могла оставаться прежней после «второй научной революции» (примерно 1925 год), когда микромир перешел под власть квантовой механики. Согласно квантово-механической теории, служащей ныне фундаментом для множества современных технологий, энергия имеет дискретную природу, частицы могут быть волнами, объект может одновременно находиться в нескольких местах, пока кто-то не попытается измерить его параметры… Эти факты известны давно, тем не менее наука так и не смогла дать им удовлетворительных объяснений, доступных пониманию на уровне «бытового реализма». Другим поводом для серьезных беспокойств остается по-прежнему неразрешенная несовместность двух важнейших физических теорий – квантовой теории, описывающей микромир, и общей теории относительности, описывающей макромир в терминах гравитации.

В сложностях с определением реализма немаловажен еще и такой аспект: очень многое из того, чем сегодня занимаются физики, является продуктом их же собственных теорий. По замечанию, сделанному когда-то Робертом Оппенгеймером, специфика исследований заставила ученых «пересмотреть соотношение между наукой и здравым смыслом, заставила нас признать: хоть мы и говорим на каком-то определенном языке и используем определенные концепции, отсюда вовсе не обязательно следует, что в реальном мире имеется что-то этим вещам соответствующее».

Наконец, нельзя исключать, что новейшая, наиболее плодотворная концепция реальности не станет отменять предшествующие, противоречащие друг другу теории, а органично из них прорастет, объединив лучшее, освободившись от ложного и попутно объяснив многое из того, что прежде было совершенно непостижимо, а потому просто игнорировалось.

Может статься, что наши потомки важнейшим достижением XX века, открывшим человечеству новый взгляд на мир, будут считать вовсе не квантовую механику или теорию относительности, а нечто совершенно иное – голографию. Пионером же «третьей научной революции» окажется не слишком известный вне научного мира физик-теоретик Дэвид Бом, соратник Оппенгеймера и Эйнштейна, воспользовавшийся идеями голографии для интерпретации окружающей действительности и заложивший основы так называемой холономной парадигмы.

Оригинальная техника объемной фотографии, разработанная Деннисом Габором в середине столетия, к настоящему времени стала чрезвычайно мощной метафорой новых научных воззрений и одновременно – наглядной иллюстрацией весьма тонких физических идей. Зафиксированная на плоской пластине информация о трехмерном объекте не только позволяет воссоздать его объемное изображение, но и всякий, сколь угодно малый фрагмент голограммы содержит в себе всё изображение. Осветив любой участок голограммы, мы увидим изображение объекта в целом, хотя и не такое подробное, как при освещении всей пластины. Изменяя же параметры освещающего луча, с помощью одного и того же слоя в принципе можно записывать и воспроизводить множество различных голограмм.

Согласно концепции Бома, окружающий нас мир структурирован аналогичным образом, на основе тех же общих принципов, так что каждая существующая вещь «вкладывается» в каждую из своих составных частей. Отправной точкой для рассуждений ученого было понятие «неразрывного единства» квантового мира, ярче всего проявляющееся в знаменитом парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР), когда «сцепленные» (entangled) частицы ведут себя строго взаимосогласованно, так что изменение состояния одной приводит к мгновенной перемене в другой, сколь далеко бы она ни находилась от первой.

Размышляя над этой загадкой, противоречащей не только здравому смыслу, но и эйнштейновской теории относительности, налагающей жесткие ограничения на скорость распространения взаимодействий, Бом пришел к выводу, что элементарные частицы взаимодействуют на любом расстоянии не потому, что они обмениваются таинственными сигналами между собой, а потому, что их «разделен-ность» есть иллюзия. Иными словами, на каком-то более глубоком уровне реальности сцепленные частицы – это вовсе не отдельные объекты, а фактически продолжения чего-то более фундаментального и цельного.

Пояснить эту идею помогает следующая иллюстрация. Представим себе, говорит Бом, аквариум с рыбкой. Допустим, по какой-то причине мы не можем разглядывать эту систему непосредственно, а имеем лишь возможность смотреть в два телеэкрана на аквариум, снимаемый спереди и сбоку. Глядя на экраны, легко заключить, что две плавающие там рыбки – это отдельные объекты. Но присмотревшись можно выяснить, что между двумя рыбками на двух экранах существует какая-то отчетливая взаимосвязь. Если одна рыбка меняет положение, то одновременно приходит в движение и другая. Причем всегда оказывается, что если одну видно «анфас», то другую – непременно «в профиль». И если не знать, что снимается один и тот же аквариум, внимательный наблюдатель скорее заключит, что рыбки неведомым образом мгновенно сообщаются друг с другом, нежели припишет это случайности.