Книга представляет собой исследование некоторых философских и эпистемологических проблем космологии. Проанализированы философские позиции классиков космологии XX века (А.А. Фридмана и др.), а также ряда выдающихся современных космологов. Космология вовсе не является одной из "иронических наук", какой ее иногда изображают. Физическая реальность в космологии проявляется как выраженная в языке науки фиксация результатов взаимодействия наблюдателя с исследуемым объектом (осуществляемым через средства и условия познания). Смысл этого понятия в контексте данного типа научной рациональности раскрывается истинной теорией. Показано, что космология, по сути, переходит от традиционных методов исследования к нетрадиционным, т. е. совершаются изменения в ее основаниях, навязываемые новыми типами исследуемых объектов. Отмечена необходимость коренного изменения смыслов традиционных понятий в космологии, таких как пространство, время, бесконечность. Проанализированы условия и границы их применимости в рамках новых космологических теорий. Особое внимание уделено новым фундаментальным понятиям, появившимся в космологии за последние годы: Мультиверс (Метавселенная), космологический вакуум, темная материя, темная энергия, ускоренное расширение Вселенной и др. По некоторым проблемам, находящимся на переднем крае современной космологии, ведется дискуссия между авторами книги. Сделана попытка показать эвристическую роль философии в осмыслении указанных проблем.
Книга рассчитана на философов, космологов и всех, интересующихся философскими проблемами современной науки.
Содержание:
Современная космология: философские горизонты 1
ПРЕДИСЛОВИЕ - КОСМОЛОГИЯ И ФИЛОСОФИЯ: ДИАЛОГ ПРОДОЛЖАЕТСЯ 1
1. НАУЧНЫЙ СТАТУС КОСМОЛОГИИ 1
В.В. Казютинский - КОСМОЛОГИЯ, ТЕОРИЯ, РЕАЛЬНОСТЬ 2
В.В. Казютинский - ТЕОРИЯ И ФАКТ В КОСМОЛОГИИ 11
ЕЛ. Мамчур - ЯВЛЯЕТСЯ ЛИ СОВРЕМЕННАЯ КОСМОЛОГИЯ "ИРОНИЧЕСКОЙ НАУКОЙ"? 21
С.Н. Жаров, Н.А. Мещерякова - СОВРЕМЕННАЯ КОСМОЛОГИЯ: У ИСТОКОВ НОВОЙ РАЦИОНАЛЬНОСТИ 25
Л.Г. Антипенко - КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ РЕЛЯТИВИСТСКОЙ ТЕОРИИ ГРАВИТАЦИИ A.A. ЛОГУНОВА И РЕАЛЬНОСТЬ 30
2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И ОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ КОСМОЛОГИИ - А.Д. Панов - МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КОСМОЛОГИИ И КВАНТОВОЙ ГРАВИТАЦИИ 36
В.Д. Эрекаев 42
А. Д. Панов 54
Я. В. Тарароев 59
Г.М. Верешков, Л.А. Минасян 62
Я. В. Тарароев 68
Г. И. Наан 73
В.Д. Захаров 82
3. Относительность конечности и бесконечности Вселенной 84
Примечания 88
Современная космология: философские горизонты
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ФИЛОСОФИИ
Редколлегия: доктор филос. наук, проф. В.В. Казютинский (отв. ред.), доктор филос. наук, проф. Е.А. Мамчур, канд. физ. - мат. наук АД. Панов
ПРЕДИСЛОВИЕ
КОСМОЛОГИЯ И ФИЛОСОФИЯ: ДИАЛОГ ПРОДОЛЖАЕТСЯ
Современная космология становится лидером физических наук. Ее стремительное развитие приводит к настолько сильным преобразованиям научной картины мира, что нередко говорят о новой революции в науке о Вселенной. Действительно, динамизм ситуации в космологии на рубеже XX–XXI веков вполне сравним с тем, который был характерен столетие назад для физики. Познание Вселенной (особенно в сфере "археокосмологии") подвело к пределам применимости известных фундаментальных теорий. Осознана необходимость создания "новой физики", включающей существующие теории в качестве своих частных случаев. Гипотетические варианты претендующих на эту роль теорий уже есть (например, теория суперструн, а также М-теория). При разработке объединенной теории, описывающей физический мир, включая нашу Вселенную и даже Метавселенную (Мультиверс), в новой форме возникает ряд традиционных философских проблем. В неклассической космологии они интенсивно обсуждались А. Эйнштейном, A.A. Фридманом, Ж. Леметром, А. Эддингтоном, Г. Бонди, Г. Мак-Витти, А.Л. Зельмановым, С. Хокингом, Р. Пенроузом, Ли Смолиным, П. Девисом, Б. Грином, А.Д. Линде, И.Л. Розенталем и др.
Благодаря принципиально новым средствам получения информации (особенно космическим) и ее обработки (компьютеры) растет объем наших знаний о Вселенной. Началась новая эпоха великих открытий, по своим масштабам намного превосходящих сделанные в свое время Галилеем. Размеры наблюдаемой Вселенной увеличились в сотни тысяч раз. Возникла археокосмология, изучающая ранние эпохи эволюции и самоорганизации Вселенной, которая была тогда квантовым объектом. Космологи стараются даже понять процессы, происходившие на протяжении ничтожных долей секунды после начала расширения. Считают, что в них была "закодирована" вся последующая эволюционная самоорганизация нашего мира. Обосновывают существование в Метагалактике новых структур и ранее не известных форм материи: черных дыр, темного вещества и темной энергии (ее, в частности, интерпретируют как вакуум, т. е. третью - после вещества и полей - физическую форму материи, находящуюся на грани бытия и небытия). Введено не мыслимое ранее понятие "внеметагалактических объектов" или других вселенных, образующих Мультиверс (Метавселенную, Сверхвселенную). Выдвинута гипотеза, что разные вселенные могут быть связаны между собой через так называемые "червоточины" или "кротовые норы" - еще одну гипотетическую новую форму физической материи.
Вселенная в современной картине мира выступает не как ставшее бытие, а как поток становления, порождающий такие фундаментальные объекты природы, как элементарные частицы, из которых формируется наблюдаемая иерархия уровней организации Вселенной. Многие фазы эволюции резко нестационарны и сопровождаются колоссальным энерговыделением (ничего подобного не знала картина античного космоса с ее равномерными круговращениями). Неотъемлемой частью Вселенной оказался человек, для которого она в каком-то смысле является "экологической нишей". Не только прошлое, но и будущее Вселенной и человека тесно взаимосвязаны.
Мощь человеческого интеллекта вызывает восхищение. Всякий, кто следит за стремительным прогрессом космологии, не может без улыбки вспоминать высказывания, что человек никогда не узнает химического состава небесных тел, не увидит обратной стороны Луны, не поймет, существовала ли первичная туманность, из которой образовались различные поколения космических структур. Но возникли новые проблемы.
Растущего объема эмпирических знаний о Вселенной не хватает. С одной стороны, теория в космологии часто обгоняет самые смелые наблюдения и эксперименты, с другой - точность известных фактов во многих случаях недостаточна. Многие наблюдаемые во Вселенной феномены не имеют надежного объяснения (например, гамма-всплески). Возможные их интерпретации с альтернативных позиций не обязательно перевешивают друг друга. В познавательной ситуации, которая сложилась в космологии, часто возникают вопросы о применимости известных научных понятий. Все это и вызывает необходимость философского, эпистемологического осмысления исследовательской деятельности в космологии: способов генезиса и обоснования новых фактов, теорий и оснований научного исследования.
Книга, среди авторов которой не только философы, разрабатывающие указанный круг проблем, но и космологи, представляет собой исследование некоторых философских и эпистемологических проблем космологии. Проанализированы философские позиции классиков космологии XX века (A.A. Фридмана и др.), а также ряда выдающихся современных космологов. В книге рассматриваются научный статус релятивистской и квантовой космологии, проблемы реальности и научной рациональности в космологии, проблемы методологии исследования Вселенной как целого. Космология вовсе не является одной из "иронических наук", какой ее иногда изображают. Физическая реальность в космологии проявляется как выраженная в языке науки фиксация результатов взаимодействия наблюдателя с исследуемым объектом (осуществляемым через средства и условия познания). Смысл этого понятия в контексте данного типа научной рациональности раскрывается истинной теорией. Показано, что космология, по сути, переходит от традиционных методов исследования к нетрадиционным, т. е. совершаются изменения в ее основаниях, навязываемые новыми типами исследуемых объектов. Отмечена необходимость коренного изменения смыслов традиционных понятий в космологии, таких как пространство, время, бесконечность. Проанализированы условия и границы их применимости в рамках новых космологических теорий. Особое внимание уделено новым фундаментальным понятиям, появившимся в космологии за последние годы: Мультиверс (Метавселенная), космологический вакуум, темная материя, темная энергия, ускоренное расширение Вселенной и др. По некоторым проблемам, находящимся на переднем крае современной космологии, ведется дискуссия между авторами книги. Сделана попытка показать эвристическую роль философии в осмыслении указанных проблем.
1. НАУЧНЫЙ СТАТУС КОСМОЛОГИИ
В.В. Казютинский
КОСМОЛОГИЯ, ТЕОРИЯ, РЕАЛЬНОСТЬ
Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий.
К. Прутков
Меня просили: "Миг не проворонь ты -
Узнай, а есть предел - там на краю земли,
И - можно ли раздвинуть горизонты?"
В. Высоцкий
Проблема реальности традиционна для философии. В научном контексте ее поставили физика (проблема физической реальности) и психология (проблема психической реальности). Из физики эта проблема была транслирована в космологию, где модифицировалась в соответствии со спецификой исследуемого объекта - Вселенной как целого. Суть проблемы: 1) что такое реальность, реально ли только наблюдаемое, или же (по крайней мере в некоторых случаях, предусмотренных физическими теориями) ненаблюдаемое также может рассматриваться как определенный тип или форма физической реальности? 2) как возможно познание реальности? 3) имеет ли наше знание отношение к реальности (и, в частности, каково отношение к реальности теорий, сценариев, моделей, конкурирующих в современной космологии)? В статье затрагиваются некоторые из этих вопросов.
В современной философии науки проблема реальности обсуждается наиболее часто в логико-семантическом аспекте, как проблема интерпретации формальных систем, значения и смысла терминов научного языка. Мне ближе эпистемологический подход, при котором рассматривается отношение к объективной реальности и ее аспекту - физической реальности - эмпирических и теоретических структур современной физики (или, если угодно, комплекса физических наук, включающих и космологию). Сюда относится выяснение, во-первых, физического смысла математических формализмов научных теорий (включая релятивистскую и квантовую космологию); во-вторых, проблема метатеоретической значимости этих формализмов. Особую сложность проблема реальности приобретает в случаях, когда рассматриваются математические гипотезы, содержащие величины, смысл которых заранее не ясен и обнаруживается лишь в ходе исследований, порой довольно длительных. Характерна история в этом контексте Λ-члена, который интерпретировался самыми разными способами, объявлялся неконструктивно введенным (в смысле B.C. Степина), а затем вновь диктовал свою волю сообществу космологов. Тем самым проблема реальности в современной физике (или, другими словами, в комплексе физических наук, в числе которых космология) - это аспект одной из фундаментальных проблем эпистемологии об отношении научного знания к миру.
1. Космология и проблема физической реальности
Нет ни одного серьезного космолога, который не обсуждал бы проблему отношения научного знания к миру. Мы находим в философских интерпретациях космологии платонистские, кантианские, позитивистские, реалистские, материалистические подходы. Я присоединяюсь к тем, кто рассматривает познание в науках о природе (включая космологию) как диалог исследователя, наблюдателя (члена научного сообщества) с физическим миром, в ходе которого последнее слово остается за миром. Достаточно веским (хотя и не для всех убедительным) доказательством считаю настойчивое "навязывание" нам природой в ходе этого диалога концептуальных образов реальности, которые свою определенность получают в научных теориях. Конечно, это - относительно истинные знания не об объективной реальности "самой по себе", а о ее аспектах, вовлеченных в сферу познавательной деятельности.
Большое внимание проблеме взаимосвязи теории и реальности в космологии уделял A.A. Фридман. Он не сомневался в том, что существует объективный физический мир, который "состоит из материи, толкуя слово это в самом широком смысле, к материи принадлежат тяготеющие массы и электромагнитные процессы". Особую роль в познании мира играет математика. "Мы уславливаемся об особой интерпретации геометрического мира (пространство четырех измерений) при помощи мира физического. Каждой вещи геометрического мира сопоставляется интерпретирующий ее объект (материальный) мира физического. Интерпретация эта совершенно условна и зависит от нашего произвола. В физическом мире мы выделяем группу свойств, которые называем "физическими законам и"; эти законы подчиняются принципу инвариантности и "отвечают, следовательно, собственным свойствам мира геометрического". Тем самым, в философских размышлениях A.A. Фридмана выделяются два мира: физический и геометрический (математический), причем первый является лишь интерпретацией второго. Когда установлена "условная интерпретация геометрического мира при помощи мира физического, является возможность путем экспериментального изучения физического мира определить геометрию мира геометрического". В цитируемых словам можно увидеть влияние философии Платона. Но в текстах A.A. Фридмана мы находим и вполне материалистические по своему смыслу высказывания. Так, теоретическое знание в космологии A.A. Фридман рассматривал как попытку описания свойств реального ("настоящего") мира, т. е. "нашей (само собою разумеется, материальной) Вселенной". Космолог стремится создать "общую картину мира, правда, мира чрезвычайно схематизированного и упрощенного, напоминающего реальный мир лишь постольку, поскольку тусклое отражение в зеркале схематического рисунка Кельнского собора может напомнить нам сам собор". Эти слова A.A. Фридмана содержат в образной форме мысль о том, что наше знание о Вселенной - приближенное отражение физической реальности. Нельзя не отметить, конечно, что речь идет об отражении в зеркале не самого собора (т. е. не о зеркальном отражении реальности в духе эпистемологии классической физики), а его "схематического рисунка" - некоторой ментальной модели. Толковать слова A.A. Фридмана можно по-разному. Наиболее естественным выглядит их понимание в контексте эпистемологии неклассической науки. Реальность рассматривается сквозь призму теории. Тем самым, задолго до современных дискуссий на тему: "отражение или конструирование реальности?" A.A. Фридман еще в 1923 году тонко учел оба аспекта этой эпистемологической проблемы. Он говорил, по сути, об отношении к физической реальности образа, который в современной философии науки называют "теоретизированным миром".
Совершенно иной была эпистемологическая позиция А. Эддингтона, который часто ссылался на философию И. Канта, говоря, что подлинная наука начинается тогда, когда разум предписывает законы природе, а не заимствует их у нее. Эддингтон разработал философскую концепцию "селективного субъективизма", проводящую принципиальные разграничения "внешней природы" и физической реальности.
По словам Эддингтона, физик, "пока он мыслит как физик", должен иметь веру в действительный внешний мир. Он верит, например, в то, что атомы и молекулы действительно существует; для него это не только искусственные построения, которые дают возможность легче понять законы химические". Это утверждение "вполне совместимо с философскими суждениями, связанными с понятиями о последней реальности". Суть этих сомнений обусловлена у Эддингтона образом сети, которую запускают в океан для ловли рыбы и морских животных. Когда сеть будет поднята наверх, в ней останется только то, что по своим размерам превышает ячейки сети, вся же "мелочь" ускользнет. Так и в познании, настойчиво повторял Эддингтон. Сеть - это наша система физических понятий, которую мы забрасываем в мир. Все, что останется в сети, войдет в наше понимание физической реальности. Остальное (то, что Эддингтон называл "последней реальностью") ускользнет от наблюдателя.
Эддингтон сравнивал физика с Прокрустом, "чьи анатомические исследования роста путешественников выявляют лишь длину постели, на которой он заставлял их спать". "Но все-таки я не думаю, - продолжал Эддингтон, - что мы допускаем непозволительно вольное обращение со Вселенной, хотя и обходимся с ней по-прокрустовски". Рассматривая физическую реальность как "синтез всех возможных физических аспектов природы", Эддингтон считал такой синтез полностью субъективным. Смысл своего высказывания он пояснял следующими словами: "Реальность мы получим только тогда, когда мы скомбинируем проявления, соответствующие всем мыслимым точкам зрения", т. е. необходимо "принимать во внимание всех мыслимых наблюдателей". Если мы отвергнем права внеземных наблюдателей, продолжал Эддингтон, то "мы должны будем стать на сторону инквизиции против Галилея".