6. Предфизика

Подведем некоторые итоги изучения оснований физики. По мнению известного английского ученого Ст. Хокинга современная физика близка к созданию “окончательной” физической теории. Однако ее построение отнюдь не будет означать завершения познания физического мира. Такая теория дает лишь исчерпывающий ответ на вопрос “как ?”: как происходят процессы в микро-, макро- и мегамире ? Но именно поэтому — считает Ст. Хокинг — откроются новые возможности для осмысления вопроса “почему ?”. И релятивистская космология — излюбленный предмет специальных исследований Ст. Хокинга — в сущности уже сегодня является такой исчерпывающей себя и завершенной теорией. На очереди — объединение всех известных типов физических взаимодействий в единую теоретическую схему, в достижении которой важную роль играет релятивистская космология. Так в плане внешнего развертывания истории науки на смену физике идет предфизика. В сущностном отношении вопрос “почему ?” предшествует вопросу “как ?”, и в основе объяснения того, как происходят события в природе должно лежать объяснение того, почему они происходят так, а не иначе. Следовательно, вопрос “почему ?” может быть использован для определения предметной области предфизики. Наиболее известные из таких вопросов:

— почему в природе существуют законы (например, законы Ньютоновой, релятивистской и квантовой механики)?;

— почему они таковы, а не иные?;

—почему случайность первична и неустранима из картины природы?;

— почему потенциальные возможности квантовой системы, лежащие в основе ее вероятностного поведения, замечательным образом взаимосвязаны и взаимосогласованны, что проявляется в квантово-корреляционных эффектах?

Перечень такого рода вопросов может быть продолжен, и многие из них были предметом изучения на предшествующих страницах.

Если физика призвана дать ответ на вопрос “как?”, то лишь потому, что мир физики — это множества каких-то объектов (элементов) и каких-то физически-причинных связей (детерминистических или вероятностно-стохастических) на множествах этих элементов. И это есть все необходимое и достаточное для осмысленного применения термина “физика”. Вся история физики есть история все более совершенного описания того как происходят события в этом мире — множестве (объектов или событий).

На обнаружение относительности этих предельно общих понятий (“элемент” и “множество элементов”) в описании реальности, а затем явная и сознательно вводимая релятивизация этих понятий за счет установления логической связи их с прямо противоположным и дополнительным по отношению к ним понятием целого (как не-множества) означает переход в область предфизики, которая с этой точки зрения есть ни что иное как логика. Логика, потому что предметом исследования теперь становятся условия и границы применимости таких предельно общих для физики (и в ней естественно не анализируемых) понятий как понятия “элемент” и “множества элементов”. Логика — потому что релятивизация этих предельно общих для физики понятий требует исследования логической связи и соотнесенности их с противоположным по отношению к ним и неразрывно связанным с ними понятия целого (не-множества). Логика — потому что в основе физической закономерности мы обнаруживаем логическую необходимость в природе, представленную свойствами чистого квантового состояния, квантово-корреляционными эффектами, принципом стационарности действия, обменными эффектами и т. д.

С точки зрения множественного языка физики введение постоянной Планка h в теоретическую схему физики и до сегодняшнего дня выглядит противоестественным и совершенно произвольным шагом потому, что основания этого ограничения в природе непостижимы средствами физики. Постоянная Планка и основания введения ее в физику становятся понятными лишь с точки зрения предфизики, понимаемая как объективная логика в свойствах и связях природы: поскольку природа не есть только множество каких-то элементов, абсолютизация понятий элемент и множество элементов в описании природы не допустима и ведет к абсурду типа “ультрафиолетовой катастрофы”. Постоянная h в связи с этим возникает в физической теории как чисто техническое средство отказа от неограниченной экстраполяции понятий “элемент” и “множество элементов в описании физической реальности. И в этом и состоит ее необходимое обоснование, корень и почва соответствующего ограничения в объективных свойствах природы, символизируемого этой константой. Итак, постоянная h — это фундаментальный физический факт, имеющий предфизическое, т. е. объективно-логическое основание.

Другой формой выражения этого фундаментального физического факта — конечной неразложимости мира на элементы и множества — является принцип стационарности действия. Физики нередко задают себе вопрос: почему реальные движения в природе таковы, что на истинных траекториях выполняется требование равенства нулю вариации действия. Но ответ на этот вопрос не может быть найден в рамках физики и тоже требует выхода в область предфизики. Принцип стационарности действия также выражает граничный фундаментальный физический факт, имеющий предфизические основания: равенство нулю вариации действия на истинных траекториях есть только техническое средство выражения фундаментального требования — отказа от неограниченной применимости понятий элемент и множество элементов в описании физической реальности (см. III. 1b; 2).

Назовем кратко другие фундаментальные физические факты, обоснование которых следует искать в области предфизики. Это существование физического вакуума, природа обменного феномена, квантовое рождение Вселенной из “ничего”, квантово-корреляционные эффекты по типу ЭПР парадокса, редукция волновой функции и т. п.

Два разных уровня в описании реальности: физика и предфизика, характеризуются, естественно, и двумя совершенно разными типами связи в них. Если физика — это мир элементов и множеств, то единственной возможной формой связи в таком мире является причинность (в строго детерминистической или вероятностно-статистической форме), связанная с переносом энергии или импульса, т. е. физическая причинность.

Предфизика — это мир как целое; и свойства и процессы в таком мире могут быть описаны только в терминах потенциальных возможностей. Естественно, в этом специфическом и своеобразном мире на смену физической причинности приходит совершенно иной тип связи и зависимости — импликативная связь, что нами изучено в разделах IV.3; IV.4; IV.8.

Существование импликативной связи есть неизбежное и естественное следствие существования мира как в конечном счете неделимого и неразложимого на множества целого. Так или иначе мы уже неоднократно обращались к этому понятию в изучении ряда конкретных вопросов, но теперь пришло время высказать некоторые общие итоговые замечания. Это тем более уместно, что концепция целостности позволяет выдвинуть понятия, с помощью которых можно надеяться перекинуть мост над пропастью, отделяющие живые системы от неживых, и понятие импликативной связи является одним из важнейших в этом процессе и укрепляющих нас в этой надежде.

Резюмируя многочисленные, ранее изученные факты, можно сказать следующее.

Импликативная связь характерна для систем, обладающих фундаментальным свойством конечной целостности и неделимости, свойством неразложимости их на множества элементов.

Источником подобной немеханической и не физически-причинной целостности в системах может быть: квантовые свойства целостности и неделимости ( как это было показано IV.4 — IV.8); свойства целостности, задаваемые интегральной формой принципа стационарности действия (см. III.3); свойства психической целостности в структурах мышления и сознания. Конкретный источник подобной немеханической целостности в системах может быть и иным и зависит от специфической природы системы. В частности, можно предположить существование специфического типа организмических систем с импликативной связью (в живой материи). Важно, однако, что в любом случае эта целостность подобных систем носит крайний предельный характер, так что понятие актуально-множественной (составной) структуры становится неадекватным и в конечном счете полностью неприменимым в ее описании.

В силу фундаментальной немеханической целостности таких систем их структура (части, подсистемы, элементы), а также и состояния элементов их структуры должны описываться в терминах потенциальных возможностей. Это находит свое отражение в обращении к понятиям набора возможных траекторий перехода системы из начального состояния в конечное (для систем, описываемых интегральным вариационным принципом); потенциальных возможностей, присущих подсистемам единой квантовой системы; множества вариантов ментального состояния для сознания, психологического поведения для психики и т. д.

Но самое главное в специфике импликативной связи состоит в следующем: эта связь является не физически-причинной, а несиловой, логической по своей сути. Она развертывается в мире потенциальных возможностей и не связана с переносом энергетического воздействия от одной части системы к другой (от одного элемента системы к другому). Характерной отличительной особенностью импликативных связей и зависимостей является их безусловная однозначность и строго неизбежный, логически необходимый характер их проявления, превосходящий по своей необходимости любой тип (динамической или вероятностно-статистической) причинной детерминации, что ярко демонстрируется в квантово-корреляционных эффектах.

Например, на причинных сетях существующих электронно-вычислительных машин операция 4–2=2 никогда не моделируется с абсолютной достоверностью (), поскольку всегда существует, хотя бы ничтожно малая вероятность выхода из строя причинных механизмов машины, реализующих эту операцию и удерживающих ее результат. Для квантовых же систем, родившихся в результате распада исходной системы, напротив, характерна абсолютно однозначная связь и зависимость, так что последующие реальные изменения P₁ и q₁ для первой системы абсолютно однозначно определяют совершенно точное значение соответствующей переменной для второй системы в зависимости от выбранного типа измерения: P₂ или q₂.

Рассмотренные свойства импликативных связей и зависимостей в физических системах действительно выходят за пределы причинной парадигмы и относятся к тому же общему классу импликативных связей в системах, к которому относятся и системы мыслительных импликаций естественного интеллекта. В самом деле в мыслительном процессе результат операции 4–2=2 возникает как логически неизбежный, абсолютно достоверный и предопределенный содержанием принятых аксиом и логикой, и порождается он соответствующей системой мыслительных импликаций, дедуцирующих его из аксиом.

Этот же способ импликативной связи является характерным в мире значений и ценностей правовой, эстетической, этической и других сфер сознания, и в них мы находим другие конкретные его проявления.

Выделение физики и предфизики и осознание двух дополнительных миров, соответствующих этим областям знания: мира как множества и мира как неделимого и неразложимого на множества целого, позволяет найти ответ на знаменитый вопрос о непостижимой эффективности математики в приложениях к описанию физического мира, в свое время остро поставленный Е. Вигнером. Было бы недопустимой вульгаризацией приписывать математическим абстракциям непосредственный физический смысл или искать их прямые физические эквиваленты. Даже таким исходным и простым математическим абстракциям, как понятия точки и завершенной счетно-бесконечной совокупности, строго говоря, нельзя указать прямого эквивалента в физическом мире. Но и противоположная крайность, согласно которой математика есть лишь своего рода “игра” ума, чистое порождение человеческого разума, неимеющее никакого отношения ни к реальному миру, ни к познанию его человеком в ходе практической деятельности, столь же ошибочна и гносеологически бесплодна. Именна эта позиция ведет к драматической постановке вопроса о “непостижимой” эффективности математики в ее приложениях к описанию реального мира. Процитируем некоторые, наиболее яркие высказывания на сей счет.

П. Бутру: “ Если математика почти точно согласуется с эмпирическими условиями, то это результат не ее внутренних свойств, а лишь внешних обстоятельств. Выяснилось, что сравнительно простая наука способна объяснить явления природы. Это счастливая случайность, которая не должна была с необходимостью наступать”.

А. Пуанкаре: “Математике приходится размышлять о самой себе, а это полезно, т. к. размышляя о самой себе, она тем самым рассуждает о человеческом разуме, создавшем ее; тем более, что из всех своих творений он создал математику с наименьшими заимствованиями извне. Вот чем ценны некоторые математические исследования, каковы, например, исследования о постулатах, о воображаемых геометриях, о функциях с удивительными свойствами. Чем более эти размышления уклоняются от наиболее общепринятых представлений, а следовательно, и от природы и прикладных вопросов, тем яснее они показывают нам, на что способен человеческий ум, когда он постепенно освобождается от тирании внешнего мира, тем лучше мы познаем разум в его внутренней сущности”.

Н. Бурбаки: “ То, что между экспериментальными явлениями и математическими структурами существует тесная связь — это, как кажется, было совершенно неожиданным образом подтверждено недавними открытиями современной физики, но нам совершенно неизвестны глубокие причины этого (если только этим словам можно приписать какой-либо смысл) и, быть может, мы их никогда не узнаем”.

И наконец, Е. Вигнер: “Математический язык удивительно хорошо приспособлен для формулировки физических законов. Это чудесный дар, которого мы не понимаем и которого не заслуживаем”.

Верно, конечно, что человеческий разум создал математику с наименьшими заимствованиями из внешнего мира. И трижды верно то, что выделившись в далекой древности из человеческой чувственно-практической деятельности и обретя вместе с абстрактной формой способность к относительно самостоятельному развитию по своим собственным законам, в настоящее время математика меньше всего нуждается в обращении к опытным физическим фактам и единственным основанием ее развития являются собственные законы и возможности человеческого мышления. Но здесь-то возникает знаменитый вопрос: что такое человеческий разум со всеми его законами и возможностями? Что такое, говоря словами Пуанкаре “разум в его внутренней сущности”?

Правильный ответ на этот вопрос можно надеяться найти в рамках концепции целостности, которая способна придать таким вопросам новое звучание. С ее точки зрения нет ничего удивительного в том, что физик, изучающий законы физической реальности, и математик, исследующий законы, которым подчиняется его “интеллигибельная реальность”, в конце концов констатируют полное совпадение общих структур в двух этих, казалось бы, не имеющих ничего общего, мирах. На самом деле оба они изучают — каждый по своему и в своем специфическом объекте — одну и ту же единую универсальную закономерность единого мира. То же обстоятельство, что физик экспериментирует с электронами на ускорителях, а математик — с наиболее тонкими и трудно уловимыми способностями своего ума, является несущественным. Природа одна. И то, как реализуются фундаментальные принципы присущей ей закономерности в поведении электрона или хорошо тренированного интеллекта, все же есть только частные случаи проявления единых законов природы. Поэтому и все то, что эти законы позволяют сконструировать в чистом мышлении без какого-либо непосредственного обращения к практике, тем не менее в конечном счете предстает как специфическая форма познания действительности просто в результате единства мышления и природы, и объективности естественных оснований законов мышления.

Сближения “интеллекта” и “природы” является знамением нашего времени, и исследования в двух этих столь разных областях явно идут навстречу друг другу. Концепция предфизики может оказаться важной теоретической основой развития этого процесса. В свое время В. Паули писал: “...я уверен, что статистический характер -функции (а таким образом и законов природы)... будет определять стиль законов в течение по крайней мере нескольких столетий. Возможно, что позднее, например, в связи с процессами жизни, будет найдено нечто совершенно новое, но мечтать о возвращении к прошлому, к классическому стилю Ньютона-Максвелла...— это кажется мне безнадежным, неправильным, признаком плохого вкуса”. Вольфганг Паули достаточно ясно также высказывался о том, как может произойти сближение изучения законов физики и законов жизни и психики: “Мне представляется, что попытка алхимии выработать единый психофизический язык провалилась только потому, что там речь шла о зримой конкретной реальности. Но в сегодняшней физике мы имеем дело с незримой реальностью (объектами атомарного уровня), в обращении с которой наблюдатель обладает известной свободой (поскольку он стоит перед альтернативой “выбор и жертва”¹), а в психологии бессознательного мы изучаем процессы, которые не всегда могут быть однозначно приписаны какому-то определенному субъекту. Попытка создания психофизического монизма представляется мне сегодня несравненно более перспективной, если искомый единый язык еще неизвестный, нейтральный по отношению к дихотомии психического-физического будет отнесен к более глубокой невидимой реальности. Тогда отыщется и способ выразить единство бытия, трансцедентирующий в смысле принципа соответствия (Бор) каузальность классической физики и предусматривающий в качестве особых случаев психофизические связи и согласование априорных инстинктивных форм представления с данными внешнего восприятия. При таком подходе придется пожертвовать онтологией и метафизикой, зато выбор падает на единство бытия”.

Сегодня мы видим, что квантовая механика ведет к поразительной картине мира как неделимого и неразложимого в конечном счете на множества целого, в самой сердцевине которого — мир как неделимая единица — таится источник импликативных связей и зависимостей в состояниях квантовых систем при необходимо вероятностном способе их описания.

Совершенно ясно, что если когда-нибудь будет совершен прорыв к объяснению жизни и сознания, то это действительно приведет, во-первых, к еще дальшему уходу от множественной картины мира Ньютона-Максвелла и, во-вторых, к более глубокому пониманию объективных оснований вероятностного языка квантовой механики.

Не исключено также, что сама возможность прорыва в объяснении жизни и сознания будет продвижением в изучении импликативных свойств квантовых систем и диктуемых ими квантово-корреляционных эффектов.