Онтология. Ч.I. Учебное пособие

ТЕМА IV. ФИЛОСОФСКАЯ ОНТОЛОГИЯ И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА

С одной стороны, понятие физической реальности по-своему «снимает» (в духе философской категории «снятие») границы между разными смыслами слова «реальность», с другой стороны, в самой интегративности термина «физическая реальность» со- храняется момент внутренней неопределенности. Многие споры и дискуссии, существующие до сегодняшнего дня в физике, обу- словлены различными интерпретациями конкретных аспектов физической реальности. Кроме того, аналогично физической ре- альностивнаукесформировалисьпредставленияобиологической реальности, химической реальности и др.

4.2. Физическая материя и темная энергия

Понимание физической материи принципиально изменилось за последние несколько десятилетий. Если в первой половине ХХ века материю понимали как совокупность вещества и поля (главным образом электромагнитного), то ныне господствуют представления отом, что вещественно-полевая материя (барион- ная материя) составляет лишь малую долю от всей «массы» Все- ленной. При этом одним из неожиданных результатов, получен- ных за последние два десятилетия, стало выяснение того факта, что известные частицы (протоны, нейтроны, электроны, фотоны и нейтрино) обеспечивают всего около 5% полной энергии в со- временной Вселенной. Бо´льшая часть энергии связана с темной материей (20–25%) и темной энергией (70–75%). Эти формы фи- зической реальности существенно различаются по своему по- ведению в расширяющейся Вселенной и имеют различные воз- можные интерпретации с точки зрения современной физики. Природа темной энергии отлична от вещественной, посколь- ку в ней не присутствуют частицы вещества. Это не должно нас удивлять, ведь давно изучаемая субстанция, названная физи- ческим вакуумом, также проявляет признаки невещественной природы, что позволяет говорить о том, что в нашем мире су- ществуют как минимум три формы материи: вещество, физиче- ские поля и физический вакуум как наиболее тонкая форма мате- рии. «Наблюдаемые сегодня свойства темной энергии позволяют

91

В. Н. КНЯЗЕВ. ОНТОЛОГИЯ. ЧАСТЬ I

предполагать, что эта субстанция относится ктой же форме мате- рии, что и физический вакуум. Допустимы и обобщающие пред- положения, что темная энергия является составной частью физи- ческого вакуума, и она неразрывно связана с присущими вакууму антигравитационными свойствами, иначе говоря, с силами гра- витационного отталкивания» [44, с. 130].

Вкачестве некоторого отступления следует подчеркнуть роль понятия «темной материи» в структуре современного физическо- го знания. Темная материя, по-видимому, состоит из новых, не- известных пока частиц. Таких частиц нет в стандартной модели, так что уже само представление о темной материи требует выхо- да за рамки этой модели. Частицы темной материи имеют те же свойства по отношению к гравитационным взаимодействиям, что и обычные частицы; они способны собираться в сгустки (гало галактик) и формировать гравитационные потенциалы. Исклю- чительно велика роль темной материи в формировании структур во Вселенной – галактик, их скоплений и т.д. Физики предполага- ют, что частицы, которые в совокупности создают то, что сегодня называется темной материей, имеют достаточно большую массу, неимеютэлектрическогозарядаивообщечрезвычайнослабовза- имодействуют с обычным веществом. Темная материя – это сово- купность невидимых объектов во Вселенной, которые можно за- фиксировать только по гравитационным аномалиям. Проблема установления физической природы темной материи – одна из са- мых актуальных проблем современной космологии. Эта пробле- ма очень сложна и далека от решения. Единственное, что сегодня можно утверждать, – решение надо искать в физике квантового вакуума и элементарных частиц.

Вотличие от темной материи, темная энергия равномерно «разлита» во Вселенной. Она обладает необыкновенными свой- ствами. Наблюдения свидетельствуют: Вселенная сегодня расши- ряется с ускорением. Возможно, это и есть энергия физического вакуума. Гравитационные свойстватемной энергии сильно отли- чаются отсвойствдругих форм энергии. Темная энергия не соби- рается в сгустки, она равномерно рассредоточена во Вселенной. Плотность темной энергии очень слабо изменяется или вообще

92

ТЕМА IV. ФИЛОСОФСКАЯ ОНТОЛОГИЯ И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА

не изменяется со временем. Наличие темной энергии приводит к ускоренному расширению Вселенной, так что можно условно сказать, что темная энергия выполняет функцию антигравита- ции. В рамках общейтеории относительности это возможно, если данная субстанция имеет, помимо положительной энергии, от- рицательное давление. Действительно, если плотность энергии постоянна или почти постоянна во времени, то при расширении Вселенной энергия (в сопутствующем объеме) растет как объ- ем, так что давление должно быть отрицательным и равным или почти равным по абсолютной величине плотности энергии. Перед наукой сегодняшнего дня встала задача– определить при- роду того, что названо темной энергией, и объяснить ее доми- нирующую роль во Вселенной. Пока такая задача не выполнена, но на этот счет можно высказать некоторые предположения. Уже давно физики рассматриваютвакуум не как пустоту, но как мате- риальную среду, отличную от вещества. Имеются основания счи- тать, что открытая астрофизиками темная энергия – это и есть энергия вакуума. Окончательное доказательство еще предстоит найти, но совокупность всех наблюдательных данных о темной энергии, полученных начиная с 1998 г., полностью согласуется с такой возможностью. Главный итог космологических иссле- дований последних лет таков: существование темной энергии и создаваемое ею антитяготение надежно и теперь уже оконча- тельно доказаны.

Современные открытия привели к решительной смене фи- зической картины мира, к совершенно новому пониманию того, что представляет собой современная нам Вселенная. Как оказа- лось, в ней господствует космический вакуум с его антигравита- цией, которая заставляетгалактики с ускорением разбегатьсядруг отдруга. Но ни галактики, ни собственно антигравитация, нидаже само время не способны воздействовать на нынешний косми- ческий вакуум – он абсолютно неподвижен, неизменен и вечен. Мы неожиданно осознали, что живем в четырехмерном простран- стве-времени, которое недавно завершило свою космическую эволюцию и к нынешней эпохе практически достигло идеально регулярного, геометрически симметричного состояния, которое

93

В. Н. КНЯЗЕВ. ОНТОЛОГИЯ. ЧАСТЬ I

будет затем длиться неограниченно долго. Таковы главные аспек- ты современных когнитивных представлений о темной материи и темной энергии с позиций философской онтологии. Появились различные «сценарии» (модели) жизни Вселенной, стремящиеся теоретически выявить связь между элементарными частицами, вакуумом и гравитацией. Все эти модели основываются на много- мерной интерпретации взаимодействий.

4.3. Материальные взаимодействия: между физикой и метафизикой

Философское понимание взаимодействия находит свою кон- кретизацию и наиболее полную сферу проявления в частнона- учном познании, где оно практически реализуется в особенной форме. Реальным предметом конкретно-научного познания вы- ступают материальные взаимодействия во всей их сложности

имногообразии. Главная трудность в процессе познания мате- риальных взаимодействий заключается в поиске их адекватного описания и интерпретации. Современное естествознание убеди- тельно показывает, что всякое взаимодействие связано с мате- риальными полями, характеризуется переносом материи, дви- жения, энергии и информации. Ведущую роль в исследовании свойств взаимодействий играет физическая наука. Важнейшая проблема, стоящая перед современной физикой, – это конкрет- но понять специфику каждого и единство всех типов фундамен- тальных взаимодействий (электромагнитного, слабого, сильного

игравитационного). Известные физические теории уже приве- ли к важным результатам в решении этой проблемы. И кванто- вая электродинамика, и теория слабых взаимодействий, и кван- товая хромодинамика, и разные подходы в теории гравитации (прежде всего общая теория относительности) – каждая в своей области описывают все имеющиеся ныне экспериментальные данные. Но если раньше идея единства всех взаимодействий вы- двигалась лишь предположительно, то сейчас она имеет под со- бой более весомые основания. Созданные ныне модели Великого объединения и даже суперобъединения взаимодействий (супер-

94

ТЕМА IV. ФИЛОСОФСКАЯ ОНТОЛОГИЯ И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА

взаимодействие) лежат в русле теоретических устремлений к по- строению единой фундаментальной теории природоустройства (теория Всего).

Кратко поясним историю развития представлений о взаимо- действиях. Она берет свое начало со времен становления клас- сической механики и классической оптики. Действительно, одним из первых взаимодействий, которое стали изучать уче-

ные, было гравитационное взаимодействие. Достаточно сказать,

что основной классический закон гравитации – закон всемирно- го тяготения Ньютона – качественно был им открыт в 1682 году, а математически строго был сформулирован в «Математических началах натуральной философии» в 1687 году, почти за сто лет до аналогичного закона Ш. Кулона (1785). Однако ньютоновская физика оказалась способной, по сути, лишь феноменологиче- ски отразить количественную закономерность гравитационного притяжения. Только развитие физического познания в ХХ веке позволило найти новые рубежи при объяснении природы грави- тации, что в первую очередь связано с созданиемА. Эйнштейном общей теории относительности (1916). Последняя хотя и остает- ся на сегодня наиболее широко признаннойтеорией гравитации, однако не учитывает такое обязательное современное требова- ние как квантование. Созданиетеории квантовой гравитации яв- ляется ныне одной из наиболее актуальных задач. Следует также учесть появление в ХХ веке альтернативных общей теории отно- сительности (ОТО) теорий гравитации (скалярно-тензорная тео- рия гравитации, геометродинамика, релятивистская теория гра- витации и др.).

Развитие взглядов на электромагнитные взаимодействия про-

шло путь качественных преобразований от электростатики Ку- лона через классические представления М. Фарадея и Дж.К. Мак- свелла к современной квантовой электродинамике (П. Дирак, 1928, Р. Фейнман, Ю. Швингер, С. Томонага, 1948–1949). Элек- тромагнитные процессы ныне изучены гораздо лучше, чем остальные фундаментальные силы природы. Это нисколько не удивительно, ибо они лежат в основе не только широкого кру- га явлений микромира, но и всех макроскопических процессов

95

В. Н. КНЯЗЕВ. ОНТОЛОГИЯ. ЧАСТЬ I

иявлений – физических, химических и биологических. Да и сам человек– макросущество. Электромагнитные явления и процессы легли в основу электротехники, радиотехники, затем электроники

имикроэлектроники, компьютеров и ныне информационно-ком- пьютерных и нанотехнологий.

Со слабыми взаимодействиями человечество встретилось со- вершенно неожиданно при радиоактивном распаде солей урана (А. Беккерель, 1896). Дальнейшее исследование явления радио- активности привело к открытию новых химических элементов (радий, полоний и др. – супруги П. и М. Кюри). Первую квантово- полевуютеорию бета-распада создал Э. Ферми (1933). Его необыч- ная теория четырехфермионного взаимодействия подверглась проверке на сохранение и нарушение С-, Р- и Т-симметрий и их комбинаций. Лишь создание стандартной теории слабых взаимо- действий, основанной на законе сохранения лептонного числа, подготовило поиск теории с промежуточными векторными бозо- нами. Свое логическое завершение этот процесс получил в конце

60-х годов построением теории электрослабого взаимодействия,

главный вклад в развитие которой внесли Ш. Глэшоу, С. Вайнберг,

А. Салам (1967–1968).

Истоки представлений о сильных взаимодействиях связаны с изучением альфа-частиц, опыты с которыми в начале ХХ века привели Э. Резерфорда к открытию ядра атома (1911), что в по- следующем положило начало изучению ядерных сил. Открытие нейтрона в 1932 году сопровождалось развитием теоретической модели об обменном характере ядерной связи между нуклона- ми (Х. Юкава, 1935); открытие многих других сильновзаимодей- ствующих частиц (адронов) привело к гипотезе кварков (М. Гелл- Манн и Дж. Цвейг, 1964). Изучение кварковой структуры адронов и квантовых характеристик самих кварков привело к представле- ниям о глюонах и «цвете». Современная квантово-полевая теория цветных кварков и глюонов получила название квантовая хромо-

динамика.

Изучение взаимодействий послужило базой той физиче- ской онтологии, которая способствовала развитию представле- ний о физике как науке о единстве микро-, макро- и мегамиров.

96

ТЕМА IV. ФИЛОСОФСКАЯ ОНТОЛОГИЯ И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА

В частности, это выразилось в осознании глобально-космиче- ской эволюции Вселенной от Большого взрыва до ее современ- ного состояния. В самом деле, согласно современным физико- космологическим представлениям, наиболее распространенной и признанной ныне является модель расширяющейся Вселен- ной. При этом само понятие «рождение Вселенной» отражает то, что происходило благодаря Большому взрыву, а последующее расширение Вселенной нельзя пониматьтак, что это процесс пе- рехода вначале крайне плотной материи в некую окружающую пустоту, ибо таковой окружающей пустоты просто нет. В фило- софско-мировоззренческом плане Вселенная есть все существу- ющее, вне ее нетничего, втом числе, разумеется, и пустоты. При- чинами начала расширения Вселенной выступают квантовые эффекты, возникающие в поле тяготения при огромных плотно- стях материи. Эти эффекты во многом еще не ясны, современная физическая наука лишь начинает их исследовать и осмысливать; сам термин «Большой взрыв» – более метафора, чем точный тео- ретический конструкт. Современная космология еще не в состо- янии дать достаточно достоверный ответ на вопрос о том, что же былодо начала расширения Вселенной. Можно с известной опре- деленностью сказать, что началу расширения предшествовало некое сингулярное (от лат. Singulāris – отдельный, одиночный) со- стояние. Физическая наука может выдвинуть лишь некоторые гипотезы относительно сущности этого состояния и действую- щих в нем закономерностей.

Из общефилософских положений можно предположить, что физические законы, которые выражают гипотетические свойства сингулярного состояния, принципиально отличны от ныне известных законов. При стремлении последовательно проводить реалистический взгляд на природу можно абстрактно утверждать, что само сингулярное состояние есть продукт неко- его предшествующего развития материи. Видимо, вполне удов- летворительно в качестве относительно первой формы движе- ния принять ту, которая возникла при Большом взрыве, т.е. речь идето моменте перехода отсингулярного состояния к известным ныне базовым формам движения – это движения элементарных

97

В. Н. КНЯЗЕВ. ОНТОЛОГИЯ. ЧАСТЬ I

частиц и их взаимодействия. В начальный период существо- вания нашей Вселенной в ней, видимо, не было ничего, кроме тех элементарных частиц, которые преимущественно известны физике ныне. Именно мир элементарных частиц и их взаимо- действий явился субстратом (субстанцией, носителем) исходной формы движения. Скачок от сингулярного состояния к взаимо- действиям элементарных частиц раскрывает переход от сверх- плотного состояния вещества и энергии к плазме с относитель- но малой плотностью. Дальнейшая трансформация космической плазмы происходит под действием сил гравитации и ведет к ква- зарам и галактическим ядрам, что проявляеткак бы возвраткло- кальному сверхплотному состоянию и иллюстрирует некое воз- рождение сингулярностей в связи с коллапсом сверхмассивных центральных частей квазаров и галактических ядер. Подходя диалектически, можно сказать, что сингулярное состояние, плаз- ма элементарных частиц и квазары составляют исходный этап эволюции Метагалактики (вся совокупность известных ныне га- лактик, от др.-греч. γᾰλαξίας – Млечный Путь, от др.-греч. γάλα, γάλακτος – молоко). Развитие каждой из этих форм внутри соот- ветствующих материальных систем находит отражение в прин- ципах самоорганизации и самодетерминации.

Согласно концепции глобального эволюционизма, общая картина развития природы обобщает и систематизирует имею- щийся разнообразный естественно-научный материал. Вместе с тем она заостряет ряд методологических проблем, решение которых может быть получено только в рамках соответствую- щих конкретных направлений развития современной науки. Картина природы показывает реальную возможность рассмот- реть все многообразие процессов в Метагалактике в аспекте концепции самоорганизации. При этом в современной физике космоса все более ускоряются внутренние интегративные про- цессы, что, в частности, проявляется в сближении основ астро- физики и космогонии, ибо и та и другая изучают объекты со сходными законами эволюции. Космогония во многом интегри- руется с космологией, поскольку Вселенную с момента Большо- го взрыва, т.е. с начала ее расширения, можно рассматривать

98

ТЕМА IV. ФИЛОСОФСКАЯ ОНТОЛОГИЯ И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА

как специфическое метагалактическое образование, проявля- ющее в определенной степени общие законы образования га- лактик. В этом прослеживается один из важнейших принципов космологии, согласно которому, законы природы, открытые на основе изучения ограниченной части Вселенной (на плане- те Земля), могут быть экстраполированы, по сути, на всю Все- ленную. На философско-мировоззренческом уровне знаний при таком подходе своеобразно проявляется синтез принципов единства мира и развития.

С моей точки зрения, современное понимание единства на- учной картины мира обусловлено нынешней степенью разви- тия физики как науки о фундаментальных взаимодействиях. При этом развитие физического познания в ХХ веке от первых попыток единых теорий поля к современным моделям объеди- нения фундаментальных взаимодействий, по существу, при- вело к концепции супервзаимодействия, которая может быть охарактеризована как последовательный результат развития современных тенденций объединения различных физических представлений, интегративно выражающих идеи теории Вели- кого объединения, суперсимметрии, суперструн, супергравита- ции и глобально эволюционного подхода. Очень важную роль для реализации всех этих тенденций играют фундаментальные физические константы. Именно размышления над их природой и сутью взаимоотношений между ними привели физиков к фор- мулировке антропного принципа в космологии в контексте гло- бального эволюционизма.

Среди фундаментальных физических констант очень значи- мымиоказалисьпланковскиепараметры: «фундаментальнаядли- на» (квант длины) ~ 10–33 см, «квант времени» – 10–43 с и соответ- ствующая им планковская энергия (масса) – 1019 ГэВ. Планковские параметры своим физическим содержанием свидетельствуют о наличии принципиальных границ для познания физической ре- альности с позиций современных теоретических знаний. Теории могут быть экстраполированы только до этих границ: за преде- лами этих границ все рассуждения носят исключительно умозри- тельный характер. Известно, что на сегодняшний день существует

99

В. Н. КНЯЗЕВ. ОНТОЛОГИЯ. ЧАСТЬ I

ряд теоретических моделей в рамках нелокальных квантовых те- орий поля, которые свидетельствуют о фундаментальной роли планковских параметров. Одними из наиболее убедительных яв- ляются результаты, достигнутые в рамках теории суперструн. Го- воря точнее, существует несколько вариантов теории суперструн как суперсимметричного обобщения теории струн. Последнюю можно интерпретировать как теорию, в которой фундаменталь- ными объектами являются не нульмерные точечные частицы, а крошечные «одномерные нити», называемые струнами. В самой теории струн реализуется объединение идей и методов кванто- вой механики и общей теории относительности, что совершенно не достигалось ранее. До появления теории суперструн на суб- планковском масштабе расстояний квантовые флуктуации стано- вятся настолько явными, что нарушают критерии гладкости гео- метрии пространства, принятые в традиционной общей теории относительности.

В современной физике получили распространение представ- ления об «окончательной теории», на роль которой не без осно- ваний претендует теория суперструн. Теория такого характера создает фундамент, лежащий в основе всех остальных теорий. В англоязычной литературе подобная теория уже много лет на- зывается ТОЕ (theory of everything), а в отечественной литературе ТВС (теория всего сущего). Все же в практике познания теория су- перструн в более собственном смысле принципиально объясняет свойства фундаментальных частиц и их взаимодействий. Ее соз- дание претендует на один из вариантов объяснения начала на- шего мира (Вселенной), а на этой основе развертывание понима- ния его эволюции. Речь идетотом, что создание ТВС совершенно не означает, что более конкретные задачи, стоящие перед хими- ками, биологами, психологами и другими специалистами, будут каким-то образом решены. Однако и для физиков создание тео- рии в духе ТВС никоим образом не означает завершения их ис- следовательскойдеятельности. Сегодня физики на полном серье- зе говорятотом, что еслитеория суперструн верна, то устройство Вселенной имеет такие особенности, которые наверняка изуми- ли бы даже Эйнштейна.

100