4. Четвертая естественнонаучная революция и тенденции развития естествознания.

Третью естественнонаучную революцию называют эйнштейновской и связывают с появлением теории относительности Эйнштейна, с созданием квантовой физики, с построением космических моделей Вселенной.

Учеными разрабатываются теории, затрагивающие какую-либо одну область науки. Но ученые надеются на то, что когда-нибудь будет найдена полная, непротиворечивая теория, в которую все частные теории будут входить в качестве приближений.

Работа по созданию такой теории называется объединением физики. Последние годы жизни Альберт Эйнштейн целиком посвятил себя поискам единой теории, но видимо время для ее создания еще не пришло.

Надежды на построение такой теории возрастают, ибо мы сейчас значительно больше узнали о Вселенной. Из физики известно о четырех фундаментальных взаимодействиях: слабых, сильных, электромагнитных и гравитационных. Первые три могут быть объединены, но такая теория неудовлетворительна, потому что она не включает гравитацию.

Основная проблема построения теории связана с тем, что общая теория относительность не включает в себя квантово-механический принцип неопределенности. Попытки создать такое объединение не прекращаются, но все имеют существенные недостатки, в них возникают бесконечности энергий, масс, бесконечность кривизны пространства. Примерно в 1976 г. появилась надежда на решение проблемы с бесконечностями. Это теория супергравитации. Суть этой теории в том, что гравитон (частица, с помощью которой гравитационное поле взаимодействует) объединяется с некоторыми новыми частицами, и тогда все частицы можно рассматривать как разновидности одной. Но невозможно проверить все ли бесконечности устранены, настолько сложны и громоздки вычисления.

В 1984 г. общее мнение ученых изменилось в пользу так называемых струнных теорий. Основными объектами струнных теорий выступают не частицы, занимающие лишь точку в пространстве, а некие структуры типы бесконечно тонких кусочков струны, не имеющие никаких измерений кроме длины. Концы этих струн могут быть либо свободными, либо соединенными друг с другом. Струне в каждый момент времени отвечает линия в трехмерном пространстве. Тогда ее движение в пространстве-времени изображается двухмерной поверхностью, которая называется мировым листом. То, что раньше считалось частицами в струнных теориях изображается в виде волн, бегущих по струне так же, как бегут волны по натянутой веревке, если ее дернуть.

В теориях суперструн тоже возникают бесконечности, но есть надежда, что в тех или иных видах этих теорий эти бесконечности сократятся. Но струнным теориям присуща более серьезная проблема – они не противоречивы лишь в десяти- или двадцатишестимерном пространстве, а не в обычном трехмерном. Лишние измерения – это обычное дело в научной фантастике, но что с ними делать в нашем реальном мире? Почему мы не замечаем эти измерения, если они существуют? Мы замечаем лишь три пространственных и одно временное измерение. Возможно причина кроется в том, что другие измерения свернуты в очень малое пространство, размером порядка десяти в минус тридцатой степени сантиметра. Оно так мало, что мы его просто не замечаем. Но тогда возникает вопрос, почему лишь некоторые измерения сворачиваются в такой маленький шарик?

Один из возможных ответов выводится на основе антропного принципа. Антропный принцип заключается в том, что во Вселенной, великой или бесконечной в пространстве или во времени, условия, необходимые для развития разумных существ будут выполняться только в некоторых областях. Теория суперструн допускает существование таких областей.

Теория суперструн является самой разработанной современной попыткой ответа на вопросы о природе фундаментальных взаимодействий. Полная единая теория стала бы первым шагом на пути к глобальному мышлению, ведь наша цель – полное понимание всего происходящего вокруг нас и в нас самих. Центральный вопрос современной физики – это объединение квантовой механики с теорией относительности, если такого рода объединение станет возможным, удасться объяснить многие наблюдаемые свойства Вселенной, однородности, галактики, звезды и даже человеческие существа.

Все сказанное подводит нас к мысли о том, что грядет четвертая глобальная естественно-научная революция, предопределяемая синтезом общей теории относительности Эйнштейна с микромасштабными квантовыми представлениями о строении материи в единую физическую теорию, объединяющую все известные типы взаимодействия.