3.Квантовая геометродинамика и рождение Вселенной.

 

3.1. Проблемы познания.

 

Казалось бы, мы действовали последовательно, используя в процессе познания теорию, описывающую наблюдаемый мир и предполагающую разделение познаваемого объекта на классическую и квантовую подсистемы. Такое расщепление единой системы составляло неотъемлемую часть процедуры ее исследования. Выяснилось, однако, что при экстраполяции на планковские масштабы квантовой теории, апробированной в локально воспроизводимых экспериментах и построенной для их интерпретации, такое разделение уже невозможно, и мы вынуждены рассматривать познаваемую структуру как единую, существенно целостную систему. Формально мы используем известные правила квантового описания объектов, перенося их на масштабы, где нет уверенности в выполнении условий применимости теории. Эти действия оправдываются тем, что других инструментов познания мы просто не имеем. Однако, применяя этот инструмент познания, мы приходим к парадоксальному выводу об исчезновении времени. Но ведь сам процесс познания объекта изучения, «вещи-для-нас», развертывается во времени! Да и существование этого объекта вне процесса его познания, как «вещи-для-себя», также мыслится нами во времени. Сложившаяся ситуация требует осмысления и, прежде всего, с точки зрения возможности осуществления самого процесса познания.

Человек, как субъект познания, непосредственно связан с такими базисными понятиями существующей квантовой физики, как прибор-приготовитель и прибор-регистратор. Напомним, что само представление о квантовой динамике возникает при рассмотрении временной эволюции квантового объекта от прибора-приготовителя к прибору-регистратору. Теперь, столкнувшись с парадоксом квантовой космологии, в первую очередь мы должны обратить внимание на следующее обстоятельство: когда речь идет о Вселенной в целом, то этим приборам не просто придать конкретный смысл, поскольку они находятся не вне, а внутри изучаемого объекта, внутри Вселенной, и эволюционируют вместе с ней. Это принципиально иная ситуация, чем в обычной квантовой теории. Тем не менее, мы совершили формальную экстраполяцию, которая однозначно привела к выводу об отсутствии временной эволюции волновой функции Вселенной. Можно либо поставить под сомнение возможность самой экстраполяции, либо попытаться придать этому результату какой-то смысл с учетом специфического статуса наблюдателя внутри Вселенной, ведь отказаться от процедуры экстраполяции никогда не поздно. Экстраполяция теории за пределы ее применимости должна в этом случае пониматься не как инструмент поиска научной истины, а только как метод обнаружения новых элементов реальности, исходно не представленных в имеющейся базе знаний. Применение этого метода оправдано, если он дает результаты, принципиально не объяснимые в пределах экстраполированной теории. Именно тогда мы сталкиваемся с необходимостью поиска в природе структур, проявление которых в локальных экспериментах либо отсутствует, либо не регистрируется нашими приборами. Нужно сказать, что хотя бы убедиться в существовании таких элементов целостной структуры Мира уже не мало. После этого можно целенаправленно искать во Вселенной, или в самих себе, объяснение причин существования и природы функционирования физических структур, недоступных современной локальной квантовой теории.

Не исключено также, что поиск объяснения этих причин может пойти по другому, не научному пути познания. Похоже, что сегодня именно (и только?) метод локального воспроизводимого эксперимента соответствует возможностям человека, как познающего субъекта. Информация, получаемая в ходе эксперимента, селектируется таким образом, чтобы отобрать некоторую, достаточно небольшую, ее часть, воспринимаемую мозгом. В этом смысле локальный эксперимент есть метод отбора информации, доступной мозгу. Но на самом деле пределы возможностей Человека-исследователя нам неизвестны. Логично предположить, что с расширением этих возможностей уменьшится или вообще станет ненужной селекция информации и то, что воспринимается сейчас как хаотический «белый шум», в будущем станет доступно интеллектуальному восприятию и осмыслению. Сейчас трудно сказать, не вернется ли на новом витке эволюции человека этап познания Мира путем его созерцания как целостного объекта.

Мы уже не раз говорили о сложности мира и о том, что фундаментальная физика бросает своеобразный вызов человеческому интеллекту. Имелась в виду невообразимая сложность изучаемой системы, тот факт, что количество вакуумных структур и число выполняемых ими функций так велико и многообразно, что с трудом поддаются человеческому восприятию. Но с точки зрения общей теории систем сохраняется определенное родство между человеком, как сложной биосистемой, и физическим вакуумом. В обоих случаях речь идет о целостных иерархических структурах, определенных на детерминированном фоне. При обсуждении же проблемы космологической сингулярности мы сталкиваемся с принципиально иной ситуацией, ведь проблема даже не в том, что система сложна и обладает большим количеством элементов с взаимообусловленными свойствами. Теперь мы встречаемся с ситуацией, когда принципиально невозможно выделить отдельные элементы системы и придать им самостоятельный смысл. Это проблема другого типа.

Любопытно, однако, следующее обстоятельство: несмотря на принципиально различный характер проблем, у них есть общая черта — обе они упираются в проблему квантовой целостности. Это весьма нетривиальный элемент с точки зрения методологии науки. Природа (или Бог?) как бы подсказывают нам — разберитесь сначала в рамках лабораторного эксперимента с природой квантовой целостности, найдите способы динамического описания непертурбативного вакуума и, возможно, после этого у вас в руках будет инструмент, с помощью которого вы сможете проанализировать процесс рождения Вселенной. С учетом всех этих соображений о родственности проблем на столь разных масштабах, прокомментируем известное высказывание Альберта Эйнштейна: «Бог изощрен, но не злонамерен». В ней под словом Бог Эйнштейн имел в виду некоторую систему фундаментальных принципов, которыми определяется функционирование нашего мира. Хотя, конечно, современная фундаментальная физика позволяет весьма широко трактовать понятие Бога, но в настоящий момент нам вполне достаточно и такого понимания. Изощренность Бога проявляется в том, что он создал мир с очень сложной иерархической и взаимообусловленной структурой. Возможно, настолько сложной, что описание этой сверхструктуры набором достаточно простых динамических законов с использованием представлений о локальном взаимодействии объектов квантовой природы кажется, по меньшей мере, наивным и, в высшей степени, приближенным. Однако Бог не злонамерен и подсказывает нам подход к изучению созданного им Мира. Первое указание на это можно усмотреть, например, в единой квантово-топологической природе вакуумных структур, сформированных в ходе эволюции Вселенной на существенно различных масштабах.

Как отмечалось выше, на одном из концов энергетической шкалы мы встречаемся с квантово-топологическими флуктуациями в КХД расслоениях (характерный масштаб которых 0.1 ГэВ), а на другом конце находятся флуктуации типа «кротовых нор» (их характерный масштаб порядка 10¹⁹ ГэВ). Различие в энергиях флуктуаций огромно — 20 порядков, но их природа одна и та же. Явления на нижней границе энергетической шкалы доступны эксперименту, а эффекты, имеющие место на верхнем конце шкалы энергий, необходимы для понимания рождения Вселенной. Помимо квантово-топологического единства этих эффектов, Бог намекает и на методологическое родство соответствующих динамических задач. Для понимания динамической эволюции КХД вакуума в реальном времени нужны новые принципы квантовой динамики, но новые принципы так же нужны и для анализа явлений на другом конце шкалы энергий. Так Бог дает шанс для познания мира, используя доступный нам метод локально воспроизводимого эксперимента. Сегодня этот метод — единственный из доступных человеку для научного познания Мира. Оказывается, что этот метод позволяет нам продолжить процесс познания, Бог не создал пока ситуацию, которая остановила бы процесс познания — он не злонамерен!

Итак, сегодня мы можем только экстраполировать известные на сегодня математические и логические схемы на окрестность сингулярности. Предметом дальнейшего рассмотрения становятся конкретные вопросы, возникающие при такой экстраполяции, и свойства математических моделей за пределами тех физических ситуаций, анализ которых был целью их исходной формулировки. Результаты, полученные путем такой экстраполяции, и представляют собой содержание современной теории Вселенной в целом или квантовой геометродинамики (КГД).

Первый вопрос в рамках процедуры экстраполяции таков: какова размерность Вселенной, которую мы собираемся рассматривать как квантовое единое целое? Уже сегодня нам представляется разумным изучать многомерные вселенные, а процесс компактификации дополнительных измерений рассматривать как динамическое явление, а не как изначально заданную топологическую конфигурацию. Некоторые попытки такого рассмотрения — построения КГД многомерной Вселенной — уже предпринимаются, но мы их не рассматриваем по двум причинам. Во-первых, эта область науки находится сейчас только на первом этапе разработки проблемы и каких-либо надежных результатов еще нет, а, во-вторых, те новые аспекты проблемы, которые возникли из-за невозможности разделения мира на классическую и квантовую подсистемы, можно обсуждать и на примере квантовой 4-мерной Вселенной. Дополнительные измерения, конечно, сильно усложняют эти проблемы, но даже и без их учета имеется множество принципиальных моментов, требующих обсуждения. Поэтому в дальнейшем мы будем говорить о квантовой геометродинамике 4- мерной Вселенной.