ВВЕДЕНИЕ

Карл Поппер

Утверждение Нильса Бора можно легко проинтерпретировать в терминах соотношения реальности «как таковой» и реальности «как она открывается нам в ощущениях».

Основной философский вопрос, экспликации которого посвящено пособие и который будет разбираться ниже, - это вопрос о том, способна ли (и насколько) физика, в частности занимающаяся проблемами физики пространства-времени, предоставить нам знание именно об объективной реальности? Вопрос состоит не в том, что следует считать собственно задачей физики в смысле наиболее желанной цели исследования или достижения практического результата, скорее вопрос в том, какое знание о реальности фактически «раскрывает» физика. Каковы пределы физического знания, ограниченные обоснованным доказательством выдвигаемого знания? Как далеко мы можем зайти, следуя за физическими представлениями, прежде чем погрузимся в мистицизм и оккультизм? Сколько угодно можно спекулировать понятиями типа «объективная реальность», «базовое знание», «теоретическая нагруженность», «недоопределен- ность» и т.

Бор репрезентирует одну из возможных точек зрения, которая оставляет рассуждения о реальности «за пределами» научного знания, за пределами того, чем занимается физика, и если он прав, тогда единственное, о чем способна рассказать нам физика, - это реальность «как она открывается нам». Точка зрения Бора не является случайной или неожиданной, он, вне всякого сомнения, один из гигантов физики начала ХХ в., и он, конечно, опирается на определенные представления о сути научного знания, которые подкреплены определенными, принятыми в то время в определенном сообществе философскими воззрениями. Однако цель нашего анализа не столько история идей, сколько интерпретация современного состояния знания и уровня философской рефлексии, поэтому мы искусственно будем использовать точку зрения Бора скорее как обозначение для представлений, принятых в достаточно широком направлении современной философии науки, а именно в антиреализме. Аналогично точка зрения другого гиганта физики ХХ в. Альберта Эйнштейна будет обозначать противоположные боровским представления, соответствующие программе научного реализма.

Отметим, что в свое время Бор и Эйнштейн придерживались существенно различных точек зрения на природу квантовой механики. Однако в контексте пособия нас будет интересовать содержание не квантовой механики, а другой фундаментальной теории современной научной картины мира - теории относительности, и в особенности то, каким образом оно противоречит представлению Бора о физике. Эйнштейновское представление о физике более оптимистично, он утверждает, что физика способна предоставить достаточно обоснованное знание о реальности «как таковой», а не только о нашем субъективном описании природы.

Таким образом, мы обозначили две основные точки зрения относительно возможности построения знания о реальности. Соответственно цель нашего исследования - выяснить, что же все-таки отражает знание, принятое в рамках современных представлений о пространстве-времени, что, собственно, отражает концептуальное пространство-время специальной теории относительности (СТО) или общей теории относительности (ОТО), либо насколько оно отражает объективную реальность? Поскольку вопрос ставится в рамках философии науки, основное внимание будет уделяться вопросам обоснования доказательства знания о реальности, т. е. объектом нашего исследования является широко известная философская проблема соотношения теории и реальности.

Предметом нашего исследования является представление о пределах объективного знания в физике, в частности в физике пространства- времени. Существуют ли эксперименты, способные четко указать нам на них, либо не является ли вопрос о пределах знания слишком философским и лежащим за пределами физики как науки? Для Бора, Эйнштейна и многих других физика в состоянии дать обоснованный ответ на поставленный вопрос. В этом смысле отдельные части физического знания функционируют как основания для более общих и абстрактных философских построений относительно природы научного знания. Что физика сама по себе может предположить относительно реальности, а еще лучше относительно соотношения реальности «как таковой» и реальности «как она открывается нам»? Еще более важен ответ на вопрос: что мы можем знать относительно каждого из аспектов реальности? В каком отношении физическое знание находится с физической реальностью, о которой говорит Эйнштейн? Придерживается ли современная физика точек зрения Бора или Эйнштейна относительно того, что мы можем и чего не можем знать о реальности?

Поскольку предмет нашего исследования тесно связан с самим физическим знанием, нам не обойтись без краткого экскурса, например, в теорию относительности (см.

Наша абстрактная цель, реализация которой выходит далеко за рамки данного пособия, - раскрыть роль содержания моделей концептуального пространства-времени в содержании современной научной картины мира; тем самым мы надеемся избежать конфликта профессиональных философов и, например, ученых-естественников и тех, кому кажется, что он что- то понимает в философии. Прежде чем приступить к изложению материала, необходимо обозначить некоторый план нашего рассуждения, который будет способствовать более адекватному подбору релевантных данных и отражать представление о целях нашего исследования, что в конечном счете существенно повлияет на заключение, как справедливо заметил сэр Карл Поппер.

Вне всякого сомнения, пространство и время для современной науки - это геометрия. Конечно, так было не всегда. Например, для Аристотеля физическое пространство было совокупностью именно физических свойств, а не математических объектов, его физика вообще стремилась избежать какой-либо геометрической интерпретации; для Рене Декарта не существовало абсолютного пространства, которое было необходимо геометризовывать, пространство было субстанциально и не имело значения вне материи; для Исаака Ньютона, наоборот, пространство выступало не только в качестве свойства протяженности, но и как геометрический вакуум, который столь же реален, как и протяженность.

Считается, что первым, кто признал необходимость математизации физики, был Галилео Галилей; основой его представлений о пространстве было единство физики и геометрии, провозглашенное еще в работах Архимеда. Однако только со времени Герхарда Минковского, весьма удачно предложившего геометризовать физику СТО в рамках четырехмерного континуума событий, а возможно чуть раньше, вместе с трехмерным континуумом, принятым в механике Ньютона, пространство и время участвуют в научной картине мира именно как геометрические многообразия.

Естественно, для философии подобная постановка вопроса выглядит едва ли не оскорбительной1: представления о природе пространства и времени исконно относились к области философских исследований, именно здесь наука черпала свое вдохновение, пытаясь по-своему осмыслить эти фундаментальные формы бытия; так было и во времена Аристотеля, и во времена Ньютона, и во времена Эйнштейна, и, по-видимому, так происходит и сейчас.

Основная задача пособия - анализ взаимосвязи философских идей о пространстве и времени с фундаментальными конкретно-научными положениями. Понятно, что для продуктивного изучения философских вопросов (приложений) современной физики в первую очередь необходимо знать и понимать современную физику. Без этого невозможно осмыслить вопросы, затрагиваемые в данном пособии. Несмотря на то что основным полем нашего исследования является философия науки, в частности онтологические и эпистемологические проблемы научного знания в области исследования фундаментальных представлений о пространстве и времени (предмет достаточно сложный и неоднозначный даже для самой науки), мы надеемся, что соблазн придать больше наукообразия нашим философским построениям не будет достаточно сильным, для того чтобы преодолеть требования необходимой философской точности. Этого не произойдет: все используемые посылки и методы, выводы и заключения относятся к области философии; современная физика способна дать ответы на интересующие нас вопросы, все наши выводы будут основаны на доста- точно серьезном уровне понимания физики. Читателю не нужно специально изучать конкретные разделы физики или математики, но, по крайней мере, необходимо некоторое стремление ознакомиться с ними, чтобы разобраться во всех тонкостях материала.

Отбирая материал для пособия, мы ставили перед собой достаточно широкие цели и соответствующие им задачи. Первая задача - представить в достаточно сжатом виде основные философские проблемы, связанные с анализом удивительного многообразия свойств пространства- времени, начиная с проблемы соотношения физики и геометрии и переходя к проблемам объективности, абсолютности и универсальности свойств пространства-времени. Все они освещены в гл. 1 пособия. Затронуты такие важные частные проблемы, как проблема мерности пространства-времени и проблема метрических (геометрических) и топологических свойств. Гл. 1 «Многообразие свойств пространства и времени» - это своеобразная дань, стремление отдать должное почтенной традиции философско-методологических исследований пространства и времени, а также систематизировать и представить в удобном для нас виде основные проблемы.

Здесь мы погружаем читателя в чрезвычайно важный контекст проблематики философско-методологических исследований структуры пространства-времени. Содержание этой главы является достаточно самостоятельным по отношению к остальной части пособия. То же на первый взгляд можно сказать и о гл. 3. Эти главы связаны обсуждением конкретных проблем физики структуры пространства-времени, в то время как гл. 2 и 4 (так же на первый взгляд) связаны скорее дискуссией о реализме, чем обсуждением конкретных проблем физики пространства-времени. На наш взгляд, такой способ подачи материала - чередование обсуждения конкретных проблем, например проблемы мерности пространства- времени, или дискретности, или непрерывности его структуры, с обсуждением проблем теоретической нагруженности наблюдения - как нельзя лучше соответствует «духу» философско-методологических исследований проблем, возникающих вследствие необходимости применения в науке концептуального пространства-времени - от конкретных проблем физики к философской рефлексии.

В любом случае, все части пособия составлены так, чтобы каждая из них раскрывала самостоятельный фрагмент общей картины, связующим звеном которой является эпиграф. Основной вопрос, который мы обсуждаем, - вопрос о соотношении концептуального пространства-времени и реальности. Мы не настаиваем на том, чтобы освоение материала обязательно соответствовало последовательности, изложенной в оглавлении. Кроме того, по ходу изложения могут возникнуть вопросы, освещению которых здесь уделяется недостаточно много внимания (по разным при- чинам), что может потребовать от читателя самостоятельного изучения ряда тем. В этом случае представляется полезным обращение к приведенному в конце пособия списку литературы, изучение которой поможет более глубоко погрузиться в проблематику.

Вторая задача, которую ставил перед собой автор, - представить читателю основные современные фундаментальные концепции пространства- времени (в первую очередь специальную и общую теорию относительности), опираясь на логическую взаимосвязь основных фундаментальных теоретических предпосылок и оснований каждой из них, и имеющиеся эмпирические и теоретические данные в пользу обоснования и принятия этих концепций, для того чтобы перейти собственно к обсуждению основного философского вопроса - вопроса о возможности знания о реальности «как таковой» (в том виде, как оно представляется в рамках этих теорий), а не о реальности «как она открывается нам в ощущениях»2. Выполнению этой задачи посвящена гл. 2 «Феномен и реальность», в которой, с одной стороны, раскрывается проблема соотношения физики и философии, делаются вводные замечания по проблемам реализма и антиреализма в современной философии науки (§ 2.1 «Физика и философия»), с другой - обсуждается проблема нагруженности наблюдений (§ 2.2 «Реальность «как она нам дана»), и наконец, раскрывается содержание проблемы реалистской трактовки утверждений теории относительности в контексте основного поставленного нами философского вопроса (§ 2.3 «Теория относительности и реализм»). Заключительный параграф второй главы (§ 2.4 «Реализм и антиреализм») посвящен обсуждению проблемы соотношения концептуальной модели и реальности в контексте противостояния реализма и антиреализма.

Третья задача, решению которой гл. 3 «Модель дискретно- непрерывной структуры пространства-времени», - представить одну из наиболее интенсивно развивающихся сейчас, чрезвычайно перспективных гипотез структуры пространства-времени. В последнее время публикуется большое количество работ, авторы которых рассматривают варианты модификации специальной теории относительности за счет введения в ее аппарат той или иной дополнительной релятивистски- инвариантной величины [Amelino-Camelia, 2001, 2002а, 2002б, 2002в; Maguejo, Smolin, 2002; Kowalski-Glikman, Smolin, 2004]. Причины необходимости такого «расширения» теории в философско-методологическом плане, за редким исключением, оформлены недостаточно содержательно. В работах В. В. Корухова и О. В. Шарыпова вводится представление о расширенной специальной теории относительности, которая является своеобразным пределом, ограничивающим область применимости «специальной», посредством представления о конечных пределах изменения значений всех физических величин, используемых механикой, набором предельных и инвариантных значений планковских параметров соответствующих величин [Корухов, Шарыпов, 2005, 2006; Korukhov, Sharypov, 2005]. На наш взгляд, модель «расширенной» теории в философско- методологическом плане уже получила достаточно хорошее обоснование, начиная с обоснования особой роли, которую в ее построении должны играть фундаментальные физические постоянные, продиктованного hcG- принципом, и заканчивая иллюстрацией того, что принципиальная модель пространства-времени «расширенной» теории - модель релятивистского инвариантного эфира - свободна от традиционных противоречий в описании движения в рамках дискретных или непрерывных моделей структуры пространства [Корухов, 2002]. Все это позволяет более внимательно рассмотреть философско-методологические основания тех теоретических представлений, которые, по нашему мнению, способны в дальнейшем сформировать совершенно новый взгляд на мир.

Наконец, в гл. 4 «Научный реализм в эпоху возрождения эфира» все, о чем сказано выше, используется как основание в пользу собственной, глубоко реалистской по духу позиции в отношении пространства- времени и особенно его структуры на планковских масштабах. Современная физика, безусловно, дает достаточно оснований для укрепления наших убеждений в том, что мы можем узнать нечто достоверное об объективной реальности, но это не означает, что мы можем познать все. В частности, наш доступ к познанию реальности всегда будет зависеть от концептуальной структуры, которую мы налагаем на него. Научные теории всегда будут оставаться попытками дать истинное описание независимой от сознания объективной реальности, где истина будет означать отношение между языком и реальностью, а представление о реальности всегда будет формироваться хорошо проинтерпретированной научной теорией.

В § 4.1 «Маргинализация явлений» приведена основная, на наш взгляд, характеристика современного этапа развития фундаментальной науки. Угроза «иронизации» (Дж. Хорган) естествознания действительно велика, поэтому обсуждение вопросов обоснования знания становится все более своевременным. В § 4.2 «Эмпирицизм против реализма» и § 4.3 «Окончательный аргумент в пользу научного реализма» приводятся аргументы в пользу выбора именно реалистской точки зрения на проблему мотивации научного исследования. Поскольку эмпирическая интерпретация результатов современных фундаментальных теорий затруднена, предпочтение истины как показателя успешности и как основания для мотивации дальнейших научных исследований перед другими показателями, которые предлагает антиреализм, является более обоснованным, отвечающим требованиям современной фундаментальной науки. По сути, анализ проблемы мотивации является ключевым моментом интерпрета- ции «иронического» по духу характера современных фундаментальных исследований в условиях, когда эмпирическая проверка следствий теории затруднена или невозможна. Последний § 4.4 «К вопросу о реалистской интерпретации релятивистского эфира» возвращает нас в контекст современных исследований по философским проблемам физики пространства-времени и знакомит читателя с наиболее острыми проблемами, решение которых еще только предстоит.

Необходимо признать, что значительную часть пособия составляет обсуждение проблем реализма. Тому есть несколько причин. В контексте основного вопроса о соотношении концептуального пространства- времени и реальности в настоящее время реализм является, на наш взгляд, единственной достаточно «живой» философской концепцией, которая релевантна обсуждаемым проблемам. Читатель может заметить, что приведенные выше рассуждения о необходимости принятия во внимание существования объективной реальности могут быть (и были) с успехом эксплицированы в рамках материалистической диалектики [Материалистическая диалектика, 1981-1984]. Однако в настоящей работе нами сознательно предпринимается попытка ограничить предпосылки. В наших более ранних работах [Головко, 2002] в ходе анализа развития научного знания мы не раз обращались к методологии, включающей представления о системе методологических принципов научного познания [Симанов, 2001], на наш взгляд, основному результату развития отечественной философии науки. В настоящей работе предпринята попытка, с одной стороны, ослабить чрезмерно сильный, по нашему мнению, характер ряда эпистемологических допущений, принятых в этой системе (основным из которых является существование методологического принципа и характерной модели развития научного знания), а с другой - усилить и конкретизировать аргументацию в пользу принятия именно развиваемой нами модели развития научного знания в области анализа принципиально ненаблюдаемых физических объектов, таких как кварк, струна, брана, план- кеон и др. (что, конечно, не отрицает значимости диалектико- материалистических представлений для анализа проблемы соотношения физики и философии).

Являясь сторонником научного реализма, автор данной работы отдавал себе отчет в том, что поднимаемые в пособии вопросы будет сложно

3

адекватно переинтерпретировать в контексте именно научного реализма , поэтому мы ограничились рассмотрением самых общих проблем реализма, в частности проблемы разделения метафизических и эпистемологических вопросов в контексте противостояния общих доктрин реализма и антиреализма. Конечно, избежать влияния собственной субъективности и оставаться беспристрастным удавалось не всегда. Однако, несмотря на предпочтение реализма, большое внимание уделяется разбору аргумента- ции именно антиреализма. Иногда даже может показаться, что антиреализму «есть что сказать» (см., например, § 2.2). Аргументы антиреалистов, представленные, в частности, в § 2.2, существенно отличаются от точки зрения автора (см. гл. 4). Впрочем, для составления более полного представления о предмете споров всегда полезно немного «поиграть на чужом поле». В любом случае, данное пособие не является собственно пособием по реализму, в частности, специально был использован термин «метафизика» для обозначения онтологических предпочтений, что, конечно, нельзя считать полностью оправданным. Тем самым мы подчеркиваем вводный уровень данного пособия в проблематику реализма, сам онтологический реализм - это достаточно строгая философская концепция, что, однако, в данном случае не является принципиально важным.

Существует еще одна причина для более серьезного отношения к антиреализму. Следует признать, что антиреализм достаточно широко распространен, более того, принят в сообществе самих ученых, о чем свидетельствует, в частности, полемика Бора и Эйнштейна, а также наш опыт преподавания философии аспирантам физических и математических специальностей СО РАН. Говоря о соотношении концептуального пространства-времени и реальности, философ фактически пытается навязать физику реализм, для того чтобы построенная картина реальности выглядела более логичной и строгой с онтологической точки зрения, однако сам физик, опираясь на реальную практику научного исследования, не всегда готов это принять, и это надо признать.

Надеемся, что точка зрения на проблему соотношения концептуальной модели и реальности, изложенная в данном пособии, будет полезна читателю и послужит отправным пунктом для дальнейших исследований по реализму. На наш взгляд, именно научный реализм является адекватной философской платформой для анализа многих теоретических проблем, связанных с интерпретацией пространства и времени, возникающих, в частности, в ходе применения в научной практике концептуальных пространства и времени.