Физика и метафизика

Участники:

Владимиров Юрий Сергеевич – доктор физико-математических наук, профессор МГУ им. М.В. Ломоносова

Кречет Владимир Георгиевич – доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической физики Ярославского государственного педагогического университета

Александр Гордон: Начать я хотел бы, а мы уже начинаем, вот с чего. Всё-таки надо в этом случае определиться с терминологией, да? Что такое «физика» понятно интуитивно, а что такое «метафизика», о которой мы сегодня будем говорить?

Юрий Владимиров: Метафизике раньше давались многочисленные определения, в том числе и негативные. Сейчас настало время разобраться, что же это такое. Многолетние занятия физикой вынудили нас разобраться, в чём же причина некоторых тех трудностей, неудач 20 века, которые произошли в физике, а у нас были очень большие проблемы в 20-м веке. Как известно, два кита физики 20-го века – это общая теория относительности и квантовая теория. Они казались разобщёнными. Их нужно было как-то объединить, все чувствовали, что так долго продолжаться не может. Лучшие умы теоретической физики 20 века пытались их как-то совместить, но в 20 веке эту задачу решить не удалось.

И мне, в частности, и моему коллеге пришлось много работать в области общей теории относительности и квантовой теории и анализировать вопрос: в чём же дело? И вольно или невольно нас вынесло на рассмотрение проблем метафизики. Что же такое метафизика? По этому вопросу я написал целую книгу.

А.Г. А в одном определении это можно суммировать?

Ю.В. На обложку вынесено даже несколько определений. Их довольно много имеются. Вот, например, Рассел определял её так, что метафизика – это попытка охватить мир как целое посредством мышления. Макс Борн, один из создателей квантовой теории, так её определял: метафизика – исследование общих черт структуры мира и наших методов проникновения в эту структуру. Несколько ранее математик Д’Аламбер писал: «Строго говоря, нет науки, которая не имела бы своей метафизики, если под этим понимать всеобщие принципы, на которых строится определённое учение и которые являются зародышами всех истин, содержащихся в этом учении и излагаемых в ней». Вот. Если открыть один из современных философских словарей, например, словарь современной западноевропейской философии, там говорится так, что метафизика – это философское учение о граничных внеопытных принципах и началах бытия, знания и культуры. Вот такое даётся определение метафизики. То есть, другими словами, это самые основные принципы и понятия, на которых строится всё наше знание.

А.Г. Но тут, простите, я сразу вмешаюсь вот с какой ремаркой. Всякий раз, когда представители гуманитарных областей знания вторгаются в область естественнонаучную, они сразу слышат грозную отповедь естественнонаучников, и довольно справедливо, потому что мышление о науке и наука – это разные вещи. Насколько я понял из определений, которые вы привели, речь пойдёт в большей степени о философском осмыслении положений физики, которые стали нам известны в 20-м веке и, может быть, откроются в веке 21-м.

Ю.В. Совершенно верно.

А.Г. Вы не боитесь отповеди со стороны философов, что вы не своим делом занимаетесь?

Ю.В. Нет, не боимся. Наоборот, идём на контакты, стремимся к контактам с философами. В частности, сотрудничаем с некоторыми отделами в Институте философии Российской академии наук. Я, в частности, несколько раз выступал в отделе Гайденко, в отделе Мамчур. Перед тем, как издать эту книгу, я считал своим долгом выступить там и изложить философам, которые занимаются естествознанием, те идеи и мысли, которые здесь развиваются. И, собственно говоря, всё как будто бы было встречено доброжелательно. Во всяком случае, конфликта у нас нет.

Владимир Кречет: А мне хотелось бы ещё вспомнить определение Владимира Сергеевича Соловьёва, великого русского философа, который говорил, что метафизика стремится построить окончательное мировоззрение, из которого вытекало бы объяснение всех областей бытия в их взаимосвязи. То есть опять стремление к окончательному и фундаментальному мировоззрению. И ещё границу между физикой и метафизикой в своё время очертил Кант. Эммануил Кант, великий философ.

Ю.В. Пытался это сделать. Пытался.

В.К. Вообще-то, может быть, и построил эту границу. Он говорил, что область применения разума можно разбить на феномены, то есть на объекты, доступные чувственному созерцанию, опыту, опытной проверке и объекты, которые не могут быть доступны чувственному созерцанию, которые суть чисто мыслимые объекты, названные им ноуменами. И вот ноумены он причислил к области метафизики. И такова граница, грань между физикой и метафизикой, которую Кант очертил.

А.Г. Но квантовая механика в мир ноуменов вторглась достаточно активно.

В.К. А мы к этому и ведём речь, что современная физика как раз вторглась, можно сказать, в заповедную область метафизики, в область, которую Кант определил за метафизикой. Но об этом мы попозже скажем.

Ю.В. Я вижу изображение Эрнста Маха, и в связи с этим можно сказать, что Эрнст Мах относился как раз к метафизике тоже отрицательно. А ещё раньше, до Маха, отрицательно к метафизике относился Ньютон. Ему приписываются такие слова: «Физика, бойся метафизики».

Но анализ показывает следующее. Мах, Дюгем, некоторые другие естествоиспытатели и философы рубежа 19-20-го веков, говорили, что нет области человеческого знания, где были бы столь острые дискуссии как в метафизике. И то, что сделано в науке на основе одной какой-то метафизической парадигмы, то, что принимается сторонниками одной школы, то отвергается сторонниками другой школы. И Мах, и некоторые другие пытались очистить физику от таких вопросов, от метафизики, чтобы не внести в физику эти острые дискуссии, которые происходят в метафизике.

Но анализ показывает, что на самом деле, пытаясь очистить физику от метафизики, они очищали физику от предшествующей метафизики, от предшествующей парадигмы. Оказывается, метафизика представляет собой совокупность некоторого количества метафизических парадигм. И Ньютон, и Эрнст Мах, и некоторые другие, которые отвергали метафизику, они на самом деле отвергали какую-то определённую парадигму. Но способствовали внедрению и некоей другой метафизической парадигмы.

И вот тут, наверное, нужно определить, что же за парадигмы имеются в физике. Ведь во всех ваших передачах, когда приходят к вам специалисты, в частности, в той области, в которой мы занимаемся, то я вижу, что, как правило, у вас поднимались на самом деле метафизические вопросы, в чём, может быть, вы не отдавали отчёт, говоря об этих вопросах.

Дело в том, что основа, исход метафизики, состоит в следующем: как вы относитесь к природе, к мирозданию? Или вы подходите с позиций холизма, то есть предполагаете, что мир в целом – это первоначало, и, так сказать, имеет онтологический смысл. А отчасти это некие вспомогательные стороны бытия, которые нужны для характеристики каких-то явлений, каких-то сторон. А другой подход, противоположный подход, это редукционистский подход. Это когда понимают так, что онтологический смысл имеют части – не целое, а части. А целое, оно слагается из этих частей и является уже вторичным. И вот эти две крайности – это две крайние метафизические парадигмы.

А.Г. Основной вопрос метафизики?

Ю.В. Ну, в какой-то степени…

В.К. Основной вопрос бытия, даже так можно сказать.

Ю.В. Да – как вы понимаете бытие. Так вот, оказывается, что когда вы редукционистским образом подходите к природе, к мирозданию, то, как правило, получается так, что у вас три каких-то начала берутся. Три начала – не четыре, не пять, не шесть. Хотя бывают ситуации, что и 5 и 6 можно взять. Но, как правило (особенно физика 19-20 века это показала), в физике было три основных начала, на которых строилось всё здание теоретической физики. Назовём такую метафизическую парадигму «триалистической», то есть она основана на трех началах.

А другая, противоположная парадигма – «монистическая». Так вот, между этими двумя крайностями, оказывается, имеется ещё совокупность из шести, из трех пар, метафизических парадигм, которые естественно назвать «дуалистическими». И физика 20 века, она оказалась промежуточной, имела промежуточный характер.

Триалистическая парадигма была введена Ньютоном, который как раз определил эти три основные физические начала, на которых всё можно строить. Это «абсолютное пространство» (и время сюда добавилось, уже в 20 веке). Это «частицы» или «тела», которые вносятся в пространство-время. И «силы», во времена Ньютона это силы были. Сейчас это уже понимается как поля, которые переносят взаимодействие между телами.

И когда вы рассматриваете физику 20 века, да и 19 века, то, собственно говоря, вокруг этих трех понятий речь и идёт. Всё, так сказать, этим и определяется. Есть пространство-время, туда помещаются тела, которые там находятся в разных местах, как в ящике, и между ними переносятся, передаются чем-то взаимодействия. Вот о чём речь идёт.

В.К. Тут можно даже привести в качестве иллюстрации знаменитый второй закон Ньютона: сила равняется массе на ускорение. Тут как раз три основных категории и фигурируют. Масса – это относится к категории частиц. Сила – к категории взаимодействий. А ускорение – это как раз пространственная характеристика, характеристика движения пространства-времени.

Ю.В. И такая ситуация просуществовала от Ньютона до начала 20 века, с некими, так сказать, нюансами.

А в 20 веке что произошло, если сейчас, на рубеже веков, с позиции метафизики охватить единым взглядом, что же делалось в физике 20 века и что нас ожидает в 21-м веке?

В 20 веке мы оторвались от ньютоновской парадигмы и перешли на дуалистические парадигмы. Ну, а когда у вас три начала, то, как вы к дуализму перейдёте? Вы как-то будете пары соединять, правильно? Собственно говоря, два кита в теоретической физике 20-го века, о которых я уже говорил – общая теория относительности и квантовая теория, – как раз яркие примеры этой процедуры.

Вот что такое общая теория относительности? Много на эту тему у вас было передач, рассказывали о разных теориях, с разных сторон освещались закономерности – и чёрные дыры, и вселенная, и космология, и прочие вопросы. Так вот, если в нескольких словах, то общая теория относительности провозгласила следующее, и вот на что она опирается: нет отдельно пространства-времени, нет отдельно гравитационного поля как такового. Нет этих категорий или этих начал. А есть у нас единое искривлённое риманово пространство-время.

А что касается третьей категории, или третьего начала – частиц, то они общей теорией относительности не охватываются, то есть они просто включаются в это искривлённое пространство-время, в уравнение Эйнштейна, в правую часть. Если, как сказал Владимир Георгиевич, уравнения Ньютона содержали три части (сила равняется масса на ускорение), три категории, то общая теория относительности, уравнения Эйнштейна состоят из двух частей. Левая часть – геометрическая, или как Эйнштейн говорил, это некая монолитная часть его теории, а правая часть – это, как он говорил, глиняная нога – это материя, та материя, которая вносится, это тензор энергии импульса, это характеристика материи. И вот геометрия определяется, определяется материей. Вот суть. Вот что такое общая теория относительности.

В.К. А в свою очередь материя определяет арену своего действия, то есть, свойства пространства и времени. Такая получается взаимосогласованная система: геометрия плюс материя. То есть получается, что слева у нас стоят объединённая категория полей и пространства-времени, а справа – категория отдельных материальных частиц. Типичная получилась дуалистическая теория.

Ю.В. Так вот, что ещё нужно к этому добавить. То, что, может быть, не так явно звучало в тех передачах, которые у вас были. Ведь общая теория относительности эту программу не довела до конца. Эйнштейн это чувствовал, и последние 20-30 лет он, так сказать, мучался, пытался довести программу до конца. Ведь не все поля были геометризованы. С гравитацией это удалось сделать, а дальше что? Ведь есть электромагнитное поле как минимум, электромагнетизм – из полей, которые на больших расстояниях чувствуются. И вот как это геометризовать? Оказывается, это продолжают многомерные теории, теория Калуцы, которую сейчас называют теорией Калуца-Клейна. Для этого пришлось увеличить число измерений. Если в общей теории относительности их 4, то там – 5. И тут есть очень интересный вопрос, который в книге у меня затрагивается. Я много занимался многомерными теориями: сутью этого многомерия, почему не принимали это многомерие? Ведь работы Калуцы 19-го года, они в 21-м году были опубликованы. И с тех пор тут была очень интересная история. Было очень трудно преодолеть тот психологический барьер, что количество измерений нужно увеличить. А что такое пятая координата? Ведь это что-то необычное. Когда строилась теория относительности, было проще. Было пространство – три измерения, – было время. И просто их соединили. Хотя там тоже большой психологический барьер надо было преодолеть, как они соединяются, пространство и время.

В.К. Вообще-то, сделал это Минковский всё-таки, наверное.

Ю.В. Такие важные идеи они приходят одновременно в разные головы. Как время созревает, так и делаются эти открытия. А что такое пятое измерение? Так вот, оказывается, каждый из нас, когда приходит вечером домой и щёлкает выключателем, включает пятое измерение, начинает работать пятое измерение. Это электромагнитные поля.

В.К. То есть четвёртое пространственноподобное измерение или пятое пространственно-временное.

Ю.В. Да, пятое измерение является пространственноподобным. Вы щёлкнули выключателем, и у вас пошёл ток, значит, у вас заработало пятое измерение или четвёртое пространственное. И самое интересное тут то, что, оказывается, импульс заряженной частицы вдоль пятого измерения – это есть заряд. Заряд – это пятая компонента импульса. Три компонента нам хорошо известны, четвёртый – это энергия, а пятый – это электрический заряд. Вот такая ситуация.

В.К. Я хочу добавить. С этой точки зрения, всё электромагнитное поле – это просто гравитационное взаимодействие, но в дополнительном измерении. И то, что мы видим под видом электромагнитных волн, световых волн – это на самом деле пульсация четвёртого пространственного измерения, его проекция на наш трехмерный мир.

А.Г. Гравитационная проекция.

В.К. Вообще проекция, то, как мы его наблюдаем. Мы наблюдаем из нашего трехмерного мира эти четырехмерные пульсации, волны. И нами это воспринимается как электромагнитное поле.

Ю.В. Да. Так вот, оказалось, что и это ещё не всё. Пятое измерение позволяет объединить гравитацию и электромагнетизм. Оказывается, можно в рамках геометрической парадигмы, вот той программы, которая была начата общей теорией относительности, объединить и другие виды взаимодействия. Например, слабое и даже сильное. Но для этого нужно наращивать размерности. Тут мы щёлкнем выключателем, и будет у нас электромагнетизм, а чтобы включить шестое измерение, седьмое измерение, уже нужно строить реакторы или ускорители, то есть, затрачивать усилия, чтобы вскрыть их работу. И тут ещё выяснились очень интересные закономерности. Сейчас уже сломаны все преграды на увеличение размерности. Сейчас и 10, и 11, и 24, и 32.

В.К. И 26.

А.Г. Измерений.

Ю.В. Да, измерений. На самом деле, если проанализировать этот вопрос, достаточно восьми измерений…

А.Г. Это звучит смешно. Говорить «достаточно восьми измерений», находясь в 4-мерном мире.

Ю.В. Мы-то живём, оказывается, в многомерном мире. Раз в основе нашего устройства лежат электрослабые, а в какой-то степени и сильные взаимодействия, то, естественно, все они проявляются.

А.Г. Но это всё-таки гипотеза.

Ю.В. Не совсем так. Если вы хотите работать в рамках последовательной геометрической парадигмы, то это будет так. Нельзя сказать, что «может быть так или иначе».

Вот вы выбрали парадигму (мы опять к метафизике возвращаемся). Если вы сказали «А» в виде общей теории относительности и хотите оставаться в этой парадигме, вы и дальше пятимерие (электромагнетизм) возьмёте и более высокие размерности для описания электрослабых и сильных взаимодействий, чтобы была чистая метафизическая дуалистическая парадигма.

А квантовая теория – это другое, другой ход рассуждений. Там в основу положена категория частиц, корпускул и категория полей, волн. Корпускулярно-волновой дуализм. И квантовая теория она объединяет эти два начала. И вкладывает их в готовое классическое пространство-время. Пространство-время остаётся – так, как в общей теории относительности оставалась материя, частица, в правой части, а здесь осталось пространство-время. А частицы и поля вы объединили в единую категорию – поле амплитуды вероятности нахождения частиц в разных местах. Вот если вы взяли эту парадигму, дуалистическую парадигму двух начал, то уже дальше будьте любезны работать последовательно в этой парадигме.

Копенгагенская интерпретация квантовой механики (у вас много говорилось про эту интерпретацию) последовательно отражает эту метафизическую парадигму, я бы назвал её «физическим видением мира» в отличие от той парадигмы, о которой мы говорили, та была «геометрическим видением мира». И в рамках этой парадигмы у нас получается то, что в 20 веке было.

А почему они не соединяются? Да просто потому, что у них разные основы, там разные категории объединены. Как совместить их вместе, когда они на разные начала опираются?

Ну, и конечно тут и третий ход был. Правда, это меньше известно широким кругам общественности. Когда объединяется пространство-время и материя (частица). Та парадигма была ещё раньше, ещё в 19 веке. В середине 19 века она доминировала, потом оказалась в подавленном состоянии, когда были предложены уравнения Максвелла.

В.К. Реляционная парадигма.

Ю.В. Да, я её называю «реляционное видение мира». Но это реляционное видение мира сыграло чрезвычайно важную роль в 20 веке. Например, Эйнштейн создавал общую теорию относительности, следуя реляционной парадигме, реляционному видению, он считал, что реализует идею Маха.

Фейнман, изображённый сейчас на экране, получая Нобелевскую премию, в своей нобелевской речи сказал, что те результаты, за которые ему присуждена Нобелевская премия (а это результаты в области квантовой теории, физического видения мира, другой парадигмы) были получены на основе теории прямого межчастичного взаимодействия – концепции реляционной, то есть его вели примерно те же самые идеи, что вели в своё время Эйнштейна. Это любопытное обстоятельство, и в то же время эта реляционная парадигма оказалась подавленной в 20 веке.

В.К. Подавленной успехами других парадигм, потому что они оказались на некоторое время более конструктивными, там получались хорошие результаты, интересные.

Ю.В. Да, и там была хорошая математика. Ведь когда мы говорим о триалистической парадигме, то в самой системе, в самих понятиях физической теории эта троичность тоже оказывается заключена, её можно просто перечислить. У вас не будет теории, пока у вас не будет адекватного математического аппарата, на основе которого вы строите теорию, не будет философского осмысления, что же вы делаете, и не будет соответствия той конструкции, которую вы строите с материальным миром, с явлениями материального мира. Эти три части всегда присутствуют.