Головна Головна -> Підручники -> Підручник Філософія (Горлач) скачати онлайн-> 3. Квантове народження Всесвіту

3. Квантове народження Всесвіту


Евристична цінність мови філософії науки і, зокрема, ідеї цілісності полягає, очевидно, не в тому, щоб за її допомогою можна одержати які-небудь кількісні передбачення, адже це неможливо. Неможливість пояснюється тим, що саму ідею квантовою цілісності не можна виразити кількісно. Більш того, за своєю суттю ідея квантової цілісності належить до іншої сфери пізнання – до сфери розуміння. Ідея цілісності лежить у сфері розуміння основ точного природознавства і здатна прояснити внутрішній зміст засобів і методів опису природи. Ідея цілісності виявляється незамінним засобом розв’язання парадоксів і з’ясування різного роду епістомологічних труднощів, що виникають у граничних сферах пізнання. Ідея цілісності покликана дати епістемологічне тлумачення результатам кількісного опису світу і гармонізувати розуміння змісту результатів у межах холістичної картини природи. Особливо добре це можна простежити на порівняно новому результаті.
Сучасна квантова космологія
Сучасна квантова космологія представлена ідеєю квантового народження Всесвіту з нічого, що настільки бентежить не тільки повсякденне, а й високонаукове (але надто класичне) мислення. Під Всесвітом розуміється просторово-часова структура, заповнена речовиною і випромінюванням (полями). Такий чотиримірний Всесвіт – замкнутий і скінченний за будь-якої більше нуля щільності маси-енергії. У 1992 році відомий фізик Олександр Фрідман довів: Всесвіт є принципово нестаціонарний об’єкт, що перебуває у стадії розширення. Ретельний математичний аналіз рівнянь загальної теорії відносності показує, що процес розширення Всесвіту почався приблизно 18-20 млрд. років тому. Це і стало раптовим народженням світу з точки, названої у космології Великим вибухом. Зрозуміло, особлива точка або сингулярність, з якої народився Всесвіт, є, звичайно, результат загальної математичної теорії відносності. Пошуки способів уникнення незбагненного факту в історії Всесвіту – народження його з точки – завершилися у 1962 році доведенням Стівом Хокінгом і Роуелом Пенроузом так званих топологічних теорем син-гулярності. Народження Всесвіту з точки – загальна і неминуча властивість будь-яких космологічних моделей Всесвіту, побудованих на базі загальної теорії відносності. Розрахунки показують, що точці у минулому Всесвіту відповідає безкінечна щільність маси-енергії, безкінечна кривизна простору-часу і ряд інших властивостей, що явно не мають фізичного змісту. Звідси, при рухові у минуле такої точки реально не можна досягти. Раніше за її досягнення самі поняття простору і часу і пов’язані з ними уявлення і методи повинні втратити суть. І все ж проблема народження Всесвіту поставлена. Релятивістська, тобто така, що базується на загальній теорії відносності, космологія, по суті, є класичною, а тому у дуже малих масштабах (поблизу точки) поступається місцем теорії мікростанів і мікро-подій, тобто квантовій теорії.
Проблема сингулярної точки, що передувала Великому вибуху, у квантовій теорії гравітації знімається хоча б тим, що її досягненню перешкоджають флуктуації самої метрики, а можливо, топології простору-часу. Разом з тим ідея квантового народження Всесвіту у квантовій космології здобуває новий розвиток. У працях фізика Петра Фоміна (Україна) обґрунтоване важливе вихідне положення: не існує законів збереження, щоб забороняли квантове народження Всесвіту з нічого. Зміст твердження з’ясовано у працях видатних учених: Якова Зельдовича (Росія), Густава Наана (Естонія) і Іона Трайона (США).
У концепції квантового народження Всесвіту виділяється дві лінії. Одна передбачає, що за рахунок квантових імовірнісних механізмів відбувається топологічне відгалуження від уже існуючого Всесвіту спочатку дуже маленьких, але здатних до дальшого росту замкнутих світів. Материнський Всесвіт стає достатньо великим для того, щоб імовірність такого процесу не могла стати зневажливо малою. В результаті маємо множинність всесвітів, можливості їх зустрічей і взаємодій з ефектами, що спостерігаються та ін. Характерною особливістю такого підходу є те, що, хоч кожен Всесвіт, з цієї точки зору, народжується і помирає, однак існує дещо на зразок Метавсесвіту, де завжди є хоча б один Всесвіт, здатний породити на основі квантового імовірнісного процесу відгалуження інших Всесвітів. У квантовій концепції народження світу з нічого підкреслюється замкнутість світів: взаємодія і зіткнення світів спостерігається лише з середини кожного з них за внутрішніми наслідками процесів. Таке виключення можливостей безпосередньої фізичної верифікації інших світів певно знецінює ідею їх множинності, перетворюючи її на чисто умоглядну гіпотезу. Інша лінія в концепції квантового народження Всесвіту ра-дикальніша. її суть полягає в експлуатації принципової неможливості зведення до нуля імовірності народження часток і квантів полів у будь-якій сфері простору. Частки, що виникли в результаті флуктуації, власним полем тяжіння замикають ними ж породжену просторово-часову структуру. Властивість ЇЇ замкнутості забезпечує тотожну рівність нулю повної маси (і енергії) електричного і баріонного заряду такого світу. У науці не існує законів збереження, що забороняють квантове народження Всесвіту з нічого (з вакууму). Яка природа таких імовірностей? Що є їх основою? Відповіді на питання лежать в основній ідеї квантової механіки. Суть ідеї полягає у визнанні унікальної властивості цілісності та нерозкладності світу на безліч яких-небудь елементів у субквантовому рівні. Будь-яка реальна, тобто така, що має фізичний зміст, деталізація фізичних станів у термінах елементів та їх множин може здійснюватись або у звичайному геометричному просторі, або у просторі імпульсів, мас (енергій) чи в інших просторах фізичних величин, що емпірично верифікуються. Але в жодному з таких просторів деталізація не може бути абсолютною і вичерпною. Виникає співвідношення невизна-ченостей для будь-якого обраного способу деталізації. Будь-який з просторів можливого фізичного досліду виявляється частковим січенням загальнішого простору дій. Виникають співвідношення не-визначеностей для будь-якого обраного способу опису або деталізації стану системи. Звідси, принциповий висновок: при всій очевидності множинності структури Всесвіту у субквантовому рівні, Всесвіт існує як неподільна одиниця, чужа будь-якій множинності і нерозкладна на елементи і множини.
Ідея квантової цілісності Всесвіту неодноразово висловлювалася, але майже ніколи не доводилася до повного і безкомпромісного вираження через психологічні труднощі усвідомлення відносності та неуніверсальності понять елемент і множина елементів. Абстрактна, ненаочна, чуттєво (або емпірично) несказанна властивість цілісності Всесвіту виступає властивістю скінченої нерозкладності на множини і елементи. Властивість цілісності і з нею пов’язана (від неї похідна) неповна розкладність світу на множину елементів, що не усувається і завжди зберігається, – об’єктивна основа існування у порожнечі імовірності народження часток і квантів полів, що не усувається і не зводиться до нуля. Звичайно, основою існування фізичного вакууму є властивість нерозкладності фізичних систем (в скінченному рахунку – всього Всесвіту) на безліч будь-яких елементів. Унікальна властивість цілісності і неподільності світу — об’єктивна основа онтологічного статусу потенційних можливостей квантових систем та їх взаємоузгодженості і скорельованості, що виявляються у квантово-кореляційних ефектах. Факти відносності і універсальності поняття множини у пізнанні означають, що всі традиційні світоглядні питання повинні досліджуватися, насамперед, з позицій установлення меж усвідомленого застосування поняття. Фізик Вернер Гейзенберг підкреслював: будь-яке наукове поняття, яким би широким не було, все ж має тільки обмежену сферу застосування. Не робить винятку і поняття абстрактної множини.
Що ж все-таки існувало дещо, з чого виник Всесвіт? Вся настільки очевидна психологічна пекучість і гостра наполегливість питання зумовлена некритичною і неусвідомленою абсолютизацією звичайного уявлення про Всесвіт, що глибоко вкоренилося у свідомості людини. Така ситуація еквівалентна питанням, які ставилися лише в процесі обговорення замкнутості просторово-часової структури Всесвіту: що ж далі? Що за межами замкнутого простору? У такій ситуації спочатку припускається неявне і неусвідомлюване поширення уявлень про простір або множинну структуру реальності за межами їх застосування. Потім, прийнявши, по суті, вигадану основу, що є самі далі або дещо, питають, а який же зміст цих далі або дещо. Насправді у таких ситуаціях не існує ні далі, ні дещо. Поняття далі -ближче, раніше — пізніше піддаються якійсь розумній фізичній верифікації лише в межах реальної структури просторово-часових відносин. І якщо одержано висновок про замкнуту топологію просторово-часової структури, то всі реальні, які мають фізичний зміст, відношення далі – ближче, раніше – пізніше вичерпуються замкнутою багатоманітністю. Аналогічне і питання походження Всесвіту. Поняття дещо піддається якій-небудь розумній фізичній верифікації лише на рівні світу як багатоманітності. Реальний фізичний Всесвіт є не тільки безліччю якихось об’єктів-елементів, але й має унікальну властивість цілісності і нерозкладності. Сучасна релятивістська космологія, описуючи Всесвіт як багатоманітність часток і квантів, ще не описує всю реальність. В опису Всесвіту відсутнє явне відображення протилежного аспекту реальності: властивість конечної і фізичної неподільності і нерозкладності Всесвіту на множини елементів. Тому народження Всесвіту в результаті флуктуації імовірностей у вакуумі стає як народження з нічого тому, що імовірності, які виражають властивість конечної неподільності Всесвіту і нерозкладності на множини елементів, звичайно, не є дещо, яке існує поряд (розташоване поряд) з іншими множинними дещо. Безглуздо питати: чи було дещо, з чого виник Всесвіт, і немає ніякої необхідності у постулюванні дещо для пояснення народження Всесвіту. Концепція квантового народження Всесвіту, отримуючи світ множинного Всесвіту за рахунок флуктуації світу як неподільного і нерозкладного. Усе зводиться до взаємної додатковості і самоузгодженості, внутрішньої завершеності і збалансованості аспектів реальності: світу – багатоманітності та світу – неподільного і нерозкладного на множини. Ідея квантової цілісності Всесвіту, в скінченному рахунку неподільного і нерозкладного на множини, зовсім не суперечить безкінечності і невичерпності Всесвіту. Справжня безкінечність і невичерпність якраз полягає і ефективно виявляється в тому, що немає такого кднкретно-наукового поняття, яке б мало необмежене застосування в описі природи. Це справедливо і стосовно загального і абстрактного поняття множини. Якщо ж Всесвіт – тільки безліч яких-небудь елементів (безвідносно до їх природи), то абстрактне поняття множини уже давало б вичерпний і завершений опис її загальних структурних властивостей. Насправді ж, не так. Ні поняття множини (безлічі), ні поняття цілого (як не множини) не спроможні дати нарізно вичерпний опис Всесвіту. Потрібна справді діалектична концепція взаємної додатковості понять в описі Всесвіту. Це не означає, що множинний аспект реальності обов’язково скінчений і тільки тому можна перейти до аспекту Всесвіту як нерозкладного на множини. Прямого переходу від множини до цілого (як до не-множини) немає ні в логіці людини, ні у фізиці Всесвіту. Навіть перевершуючий будь-яку уяву світ безкінечних множин довільних потужностей Кантора спроможний стати основою лише для одного боку реальності. Другий бік, прямо протилежний за суттю (світ як неподільне і нерозкладне на множини), повністю зникає з опису. І разом з тим, Всесвіт як неподільна цілісність, не будучи чимось або дещо, через потенціальні можливості елементів і множин (тобто дещо), що ним породжуються і їх неможливо усунути, стоїть біля джерел квантового народження Всесвіту з нічого.
Згадується такий епізод: в астрономічному інституті ім. Штернберга в Москві академіку Якову Зельдовичу, який доповідав про квантове народження Всесвіту з нічого, поставили питання: «Чи потрібний хоча б фізичний вакуум?» На що пролунала блискуча, у дусі відомої відповіді Лапласа Наполеону, репліка доповідача: «Мені така гіпотеза не була потрібна!»
Та її будова не означає завершення пізнання фізичного світу. Теорія лише дає вичерпну відповідь на питання: як відбуваються процеси у мікро-, макро- і мегасвіті? Але саме тому відкриваються нові можливості для осмислення питань типу «Чому?». І релятивістська космологія, по суті, і є такою вичерпною і завершеною теорією. На черзі – об’єднання усіх відомих типів фізичних взаємодій в єдину теоретичну схему. І в плані зовнішнього розгортання історії науки на зміну фізиці іде передфізика. По суті, питання «Чому?» передує питанню «Як?». В основі пояснення, як відбуваються події у природі, лежить пояснення, чому відбувається так, а не інакше. Звичайно, питання «Чому?» може використовуватися для визначення предметної сфери передфізики: чому у природі існують закони (наприклад, закони Ньютонової, релятивістської і квантової механіки); чому саме такі, а не інші; чому випадковість первинна і не усувається з картини природи; чому потенційні можливості квантової системи, які лежать в основі її імовірнісної поведінки, взаємопов’язані і взаємоузгоджені, що виявляється у квантово-кореляційних ефектах?
Якщо фізика покликана дати відповідь на питання «Як?», то лише тому, що світ фізики – це множини якихось об’єктів (елементів) і якихось фізично-причинних зв’язків на множинах елементів. Отож, тут є все необхідне і достатнє для осмисленого застосування терміна фізика. Історія фізики – історія дедалі досконалішого опису того, як відбуваються події у світі. Але знайдення відносності гранично загальних понять елемент і множина елементів в описі реальності, а потім і свідомо уведена їх релятивізація за рахунок встановлення логічного зв’язку з прямо протилежним і додатковим поняттям цілого (як не-множини) означає перехід у сферу передфізики. Передфізика є не що інше, як логіка. Логіка – тому, що предметом дослідження тепер стають умови і межі окреслено загальних для фізики понять. Логікою – тому що релятивізація окреслено загальних для фізики понять потребує дослідження логічного зв’язку і співвіднесеності їх з протилежними до них і нерозривно зв’язаних з ними понять цілого (не-множини). Логікою ~ тому що основою фізичної закономірності є логічна необхідність у природі, представленій властивостями чистого квантового стану, квантово-кореляційними ефектами, принципом стаціонарності дії, обмінними ефектами та ін.
З позицій множинності мови фізики, уведення постійної Планка h у теоретичну схему і донині має вигляд протиприродного і абсолютно довільного кроку. Адже засобами фізики не можна осягнути підстави введення константою h обмеження у природі. Постійна Планка і введення її у фізику стають зрозумілими лише з позицій передфізики, що розуміється як об’єктивна логіка у властивостях і зв’язках природи. Адже природа не є тільки множиною якихось елементів. Абсолютизація понять елемент і множина елементів в описі природи недопустима і призводить до абсурду типу ультрафіолетової катастрофи. Постійна h виникає у фізичній теорії як суто технічний засіб відмови від необмеженої екстраполяції понять елемент і множина елементів в описі фізичної реальності. Тут-то і лежать необ-хідне обґрунтування, корінь і основа обмеження в об’єктивних властивостях природи, що символізується такою константою. Отже, постійна h – це фундаментальний фізичний факт, який має передфізичну, тобто об’єктивно-логічну основу.
Другою формою вираження фундаментального фізичного факту – скінченої нерозкладності світу на елементи і множини – виступає принцип стаціонарності дії. Фізики нерідко ставлять питання: чому реальні рухи в природі такі, що на істинних траєкторіях виконується вимога дорівнювання нулю варіації дії? Відповіді на таке питання не знайти в межах фізики, а можлива лише у сфері фізичних законів. Це чудовий дар, який не розуміємо і на який не заслуговуємо».
Правильно, що людський розум створив математику з найменшими запозиченнями із зовнішнього світу. І тричі правильне те, що, виділившись у далеку давнину з людської чуттєво-практичної діяльності і набувши разом з абстрактною формою здатність до відносно самостійного розвитку за своїми власними законами, математика, насамперед, потребує звертання до дослідних фізичних фактів, і єдиний ґрунт її розвитку – власні закони і можливості людського мислення. Але тут виникає питання: а що ж таке людський розум з усіма його законами і можливостями? Що таке, говорячи словами Анрі Пуанкаре, «розум у його внутрішній суті»? Відповідь можна знайти в межах концепції цілісності. З позицій концепції цілісності немає нічого дивного в тому, що фізик, який вивчає закони фізичної реальності, і математик, який вивчає закони, що підкоряються його ментальна реальність, врешті-решт констатують повний збіг спільних структур у двох світах, що, здавалося б, не мають нічого спільного. Обидва світи вивчають – кожен по своєму і в своєму специфічному об’єкті — одну й ту ж єдину універсальну закономірність єдиного світу. Та обставина, що фізик експериментує з електронами на прискорювачах, а математик – з найбільш тонкими і важко вловимими здібностями свого розуму, несуттєва. Природа одна. І те, як реалізуються фундаментальні принципи притаманної їй закономірності у поведінці електрона або добре тренованого інтелекту, є лише частковими випадками прояву єдиних законів природи. Тому і все те, що ці закони дозволяють конструювати в чистому мисленні без будь-якого безпосереднього звертання до практики, все одно, вреш-ті-решт, постає специфічною формою пізнання дійсності.
Зближення інтелекту і природи є ознакою сучасності. Концепція передфізики може виявитися важливою теоретичною основою розвитку такого процесу. Вольфганг Паулі писав: «…упевнений, що статистичний характер vp функції (а отже, і законів природи)… буде визначати стиль законів меншою мірою протягом кількох століть. Можливо, що пізніше, наприклад, у зв’язку з процесами життя, буде знайдено щось абсолютно нове, але мріяти про повернення до минулого, до класичного стилю Ньютона Максвелла… – це здається мені безнадійною, неправильною ознакою поганого смаку». Досить ясно Вольфганг Паулі висловлювався про те, як може відбутися зближення вивчення законів фізики і законів життя і психіки. У сучасній фізиці маємо справу з невидимою реальністю (об’єктами атомарного рівня), у спілкуванні з якою споглядач має певну свободу (оскільки стоїть перед альтернативою вибір і жертва), а в психології несвідомого вивчаємо процеси, що не завжди можуть бути однозначно приписані якому-небудь певному суб’єкту. Спроба створення психофізичного монізму, без сумніву, більш перспективна, якщо спільна мова, що шукається, ще невідома і нейтральна стосовно дихотомії психічно-фізичного буде віднесена до глибшої невидимої реальності. Тоді знайдеться спосіб виразити єдність буття, що трансцедентує у розумінні принципу відповідності (Бор) каузальність класичної фізики і передбачає як особливі випадки психофізичні зв’язки і узгодження апріорних інстинктивних форм уявлення з даними зовнішнього сприймання. При такому підході доведеться пожертвувати онтологією і метафізикою, зате вибір падає на єдність буття.
Квантова механіка веде до дивовижної картини світу як неподільного і нерозкладного в кінцевому рахунку на множини цілого, у самій серцевині якого – світ як неподільна одиниця — сховане джерело імплікативних зв’язків і залежностей у станах квантових систем за умови необхідно імовірнісного способу їх відбиття. Абсолютно ясно, якщо коли-небудь буде здійснено прорив до пояснення життя і свідомості, то це дійсно приведе, по-перше, до ще дальшого відходу від множинної картини світу Ньютона-Максвелла, і, по-друге, до глибшого розуміння об’єктивних підстав імовірнісності квантової механіки.


Загрузка...

Популярні глави цього підручника:



Всі глави цього підручника:

Філософія (Горлач)