Федор Константинов - Диалектика природы и естествознания

• Название: Диалектика природы и естествознания
• Автор: Федор Константинов
• Издательство: Мысль
• Жанр: Философия
• Год: 1983

В третьем томе рассматривается диалектика природных процессов и ее отражение в современном естествознании, анализируются различные формы движения материи, единство и многообразие связей природного мира, уровни его детерминации и организации и их критерии. Раскрывается процесс отображения объективных законов диалектики средствами и методами конкретных наук (математики, физики, химии, геологии, астрономии, кибернетики, биологии, генетики, физиологии, медицины, социологии). Рассматривая проблему становления человека и его сознания, авторы непосредственно подводят читателя к диалектике социальных процессов.

---

Существующие гипотезы в этой области можно разделить на два типа: «классические», согласно которым известных физических законов достаточно для понимания явлений, происходивших вплоть до «начала» расширения Вселенной, и «неклассические», предполагающие, что для объяснения ряда астрономических явлений необходимы «радикально новые физические концепции»[134]. Последнюю точку зрения разделяют те физики и философы, которые считают, что для понимания строения Вселенной целесообразно использовать принципиально новую топологию пространства[135].

Следует иметь в виду, что пока в рамках классической концепции объясняются и даже предсказываются многие астрономические явления, такие, как протозвезды, сжимающиеся облака газа, «черные дыры». Нужна ли для понимания галактик «новая физика», покажет ближайшее будущее. Возможно, что вклад астрофизики в отдельные разделы современной физики в целом будет большим, чем ее вклад в построение будущей физической теории. Формирование последней в основном определено ее собственным развитием, внутренними парадоксами и антиномиями.

Таким образом, революция в астрономии XX в. сформировала эволюционный стиль мышления, вызвала значительные изменения в объекте, субъекте исследования и в условиях и средствах познания Вселенной. Это оказывает значительное влияние и на формирование нового физического знания. Если революция в физике в конце XIX — начале XX в. породила в ней диалектические представления, выраженные в корпускулярно-волновом дуализме, принципе дополнительности координатного и импульсного, временного и энергетического, физического и геометрического, логического и топологического описаний объектов, то революция в астрономии значительно расширила и обогатила их[136].

В. А. Амбарцумян и В. В. Казютинский отмечают следующие общие признаки любой научной революции: во-первых, «радикальные изменения в самом субъекте деятельности», связанные в конечном счете с общественно-исторической практикой в целом. Во-вторых, «открытие принципиально новых классов природных объектов или явлений», например открытие микромира и мегамира. В-третьих, «появление принципиально новых средств познания». К ним относятся методы «всеволнового» исследования Вселенной, выход человека в космос. В-четвертых, «подобные же изменения условий познания». Они охватывают все средства эмпирического и теоретического уровней науки. В-пятых, «изменение в характере познавательных действий», включающее изменения в познавательных операциях и процедурах. В-шестых, «радикальная перестройка системы знания», охватывающая сами основы, фундаментальные законы и принципы[137].

Отмеченные черты характерны и для революции в астрономии XX в. Ее главным итогом И. С. Шкловский считает то, что «был доказан наблюдениями факт, что Вселенная и составляющие ее объекты непрерывно меняются»[138].

Эволюционный стиль мышления современной астрономии ускоряет в ней внутренние интегративные процессы. На общей концептуальной основе объединяются астрофизика и космогония, поскольку та и другая изучают объекты со сходными законами эволюции. Вместе с тем космогония интегрируется с космологией, так как Вселенную после начала ее расширения можно рассматривать в качестве одной из метагалактик, подчиняющейся общим законам образования галактик. Подобная интеграция оказалась возможной лишь после предварительной дифференциации и специализации астрономии на основе эволюционных представлений. В этой особенности астрономического знания своеобразно проявляется синтез принципа развития с принципом материального единства мира.

В целом механизм функционирования и развития Вселенной в настоящее время изучен лишь в общих чертах, а многие проблемы остаются пока открытыми. Кроме уже отмеченных, к ним относится природа начальной космологической сингулярности. С ней И. С. Шкловский предположительно связывает содержание следующей революции в астрономии[139]. Рассмотрим этот вопрос более подробно.

В эволюции начальных моментов образования Вселенной в результате «большого взрыва» можно выделить пять гипотетических этапов. Первый начинается от времени 10-43 сек. после этого события и длится до 10-35 сек. Он характеризуется рождением нетепловых реликтовых гравитонов. Последние экспериментально пока не обнаружены, однако в принципе это не исключено в будущем. Второй этап длится от 10-35 сек. до 10-9 сек. В это время возникает зарядовая несимметрия: избыток барионов над антибарионами. Объяснение этого процесса возможно в строящейся сейчас теории, которая объединяет электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия. На третьем этапе — от 10-9 сек. до 10-7 сек. рождается множество промежуточных бозонов. Они являются основой для объединения электромагнитного и слабого взаимодействия. На четвертом этапе, длящемся от 10-7 сек. до 10-2 сек., возникают кварки, находящиеся в тепловом равновесии. На пятом — от 10-2 сек. и далее образуется первичный гелий. Наблюдения процентного состава его во Вселенной подтверждают предположение о том, что он возник в этот период[140].

В настоящее время теоретическое исследование околосингулярных этапов «рождения» Вселенной ведется с позиции квантовой космологии. Оно показывает, что интенсивное рождение частиц вблизи сингулярности происходит лишь при резком анизотропном расширении Вселенной. Затем под влиянием тяготения родившихся частиц в очень короткое время расширение становится изотропным.

Вместе с тем о процессах, происходящих в первые моменты времени (до 10-44 сек.), наука не может судить с достоверностью. Предполагается, что здесь образуются квантово-гравитационные эффекты в сверхсильных полях. От уяснения роли этих эффектов зависит представление о строении Вселенной в целом. Их пока не может описать ни классическая, ни квантовая физика, использующие обычные пространственно-временные многообразия. Как отмечают Я. Б. Зельдович и И. Д. Новиков, «в квантово-гравитационной области сами пространство и время, возможно, приобретают вероятностные недетерминированные свойства»[141].

Сингулярность объясняется пока лишь гипотетично в рамках «неклассической» концепции[142]. При этом важную роль играют представления о пространствах, меняющих с течением времени свои топологические свойства. Примером использования таких представлений служит понятие суперпространства, являющегося абстрактным пространством, каждая точка которого есть трехмерный пространственный срез через всю возможную Вселенную. В нем сингулярность представляет собой как бы особую точку, в которой сопрягаются области с различными топологиями. Что же происходит со Вселенной, когда она проходит через эту точку? Н. В. Мицкевич так отвечает на этот вопрос: «В эти периоды мир, подобно взбесившейся стиральной машине, дочиста уничтожает всю информацию, всякий порядок в себе самом и после выхода на спокойную „орбиту“ вынужден спонтанно генерировать законы своей эволюции — законы природы»[143]. В таком «метакосмологическом» представлении сами физические законы и константы сменяются на новые, одни конкретные формы бытия сменяются другими.

Если анализ явлений сингулярности приведет к построению новой фундаментальной физической теории, то революция в астрономии XX в. из «локальной» (по оценке В. А. Амбарцумяна и В. В. Казютинского) перерастет в «глобальную». И хотя развитие физики при этом будет следовать своей внутренней логике, на нее значительное влияние окажут эволюционные астрономические представления. В «новой» физике нынешняя физика может оказаться лишь одним из вариантов реализации принципов и законов, констант, пространственно-временной структуры, причинной связи на определенном этапе развития Вселенной. Философско-методологическим вопросам формирования новой теории «неклассического» типа (бюраканской) до сих пор уделялось недостаточное внимание. Однако от них зависит мировоззренческая и методологическая ориентация естествоиспытателей, готовность их к генерированию «безумных» идей.

Что можно сказать о прогнозе будущего развития теории? Приведенный выше подход к проблеме космологической сингулярности основывается главным образом на идеях квантово-динамической топологии, разрабатываемых группой Дж. А. Уилера. Эти концепции относятся к «нелокальному» подходу в построении физической теории[144]. Такая программа построения новой теории в философском отношении является наиболее перспективной, хотя в физическом — менее результативна.

В основе различных вариантов «нелокального» подхода лежат модели пространства и времени с изменяющимися топологическими свойствами. Можно выделить четыре вида концепций, использующих различные исходные модели: а) с необычной размерностью пространства-времени (Р. О. Бартани, Г. Венециано); б) с неархимедовой топологией, т. е. дискретностью (Д. Д. Иваненко, В. А. Амбарцумян, В. П. Кадышевский); в) с неевклидовой топологией (Дж. А. Уилер, И. Г. Иван-тер); г) с обратимым временем (Р. Фейнман, Г. В. Рязанов). В них одно из топологических свойств пространства или времени принимается как необычное, в то время как другие сохраняют старую топологию. Каждая из этих теорий, добиваясь успеха в одном отношении, не может удовлетворительно объяснить других фактов. Так, выше была показана ограниченность концепции Уилера в объяснении космологической сингулярности. Однако на основе положения о взаимосвязи относительно-универсальных признаков атрибутов материи можно выбрать принцип взаимосвязи топологических свойств пространства и времени.