Соглашаясь с Хокингом, что понимание реальности в неклассической физике и космологии зависит от теории, я вкладываю в это утверждение не тот же смысл, что и он. По моему мнению, речь идет не о самой реальности (физического) мира, а о концепции реальности, которая получает свою определенность в теории. Объяснение такой зависимости мы находим в механизмах математической гипотезы, которой пользуются физические науки. Концепция реальности возникает в процессе интерпретации теории, включая ее эмпирическую интерпретацию. Обоснование теории (ее верификация или фальсификация) происходит в процессе сопоставления следствий теории с экспериментами и наблюдениями. Тем самым, вместе с теорией получает (или не получает) обоснование и связанная с ней концепция реальности. Через теорию концепция реальности - и в этом вопросе я расхожусь с философскими высказываниями Хокинга, получает выход в объективный мир. В физике углубление концепций реальности (научных картин мира) происходило при исторической смене теорий - от ньютоновской механики к специальной и общей теории относительности, к квантовой механике и квантовой теории поля. Теория Всего (если она будет создана), вероятно, включит в себя новую обобщенную концепцию физической реальности, еще более адекватную "природе вещей". Рискну высказать предположение, что и эта теория не обязательно будет описывать так называемую "последнюю реальность", о существовании которой иногда говорят. Для оправдания сошлюсь на принцип неисчерпаемости материального мира, из которого вытекает относительность всех границ познанного, как определенных вех в бесконечном процессе познания. Естественно, для тех, кто не признает упомянутый принцип, ссылка на него ни в чем не убедит. Но в прежней физике реальность не рассматривалась как становящаяся во времени. В космологии же ситуация иная. Она включает необходимость описания и объяснения последовательной смены реальностей, как фазовых переходов, характеризующих эволюцию самой Вселенной. Одни сценарии описывают эти переходы как необратимые изменения, связанные с нарушениями симметрий разного типа. Физическая реальность выступает здесь как становящееся бытие, включающее переход от вакуума как реальности виртуальных частиц до действительности в сменяющих друг друга формах: кварк-глюонной плазмы, атомных ядер, атомов, молекул, звезд галактик, от еупереилы до четырех известных сейчас физических взаимодействий, от пространственно-временной "пены" до пространства и времени теории относительности. Другие сценарии воспроизводят возможные циклические изменения Вселенной на фоне сильной необратимости. Но в любом случае происходящая в ходе эволюции Вселенной смена не только структур, но и типов физических реальностей придает этой науке особый статус. Как говорил Дж. Уилер, вся физика (благодаря космологии) "становится столь же историчной, как сама история". Человеческая история включается в историю Вселенной.
Теории и сценарии будущего Вселенной. Современные космологические теории рисуют сценарии отдаленного будущего Вселенной. Экстраполяции производятся на временные интервалы порядка 10-10 лет. Намечена перспектива устранения призрака "тепловой смерти" Вселенной, который постоянно будоражил космологов ранее.
В космологии Фридмана модель будущего Вселенной (Метагалактики) зависела от ее средней плотности. Если эта плотность < 10г/см - Вселенная описывается моделью бесконечного расширения, если же она больше названного предела - Вселенная будет осциллировать (пульсировать). Теоретически были выделены эры конца монотонно расширяющейся Вселенной. В чрезвычайно отдаленном будущем последовательно заканчиваются: эра звезд (т. к. исчерпываются источники их энергии); эра галактик (образующие их потухшие звезды рассеиваются в пространстве космоса); адронная эра (что связано с предполагаемым распадом протона); эра черных дыр (в силу их "испарения"); эра электрон-позитронной плазмы, компоненты которой в конечном счете аннигилируют. Это последнее состояние хаоса мало чем отличается от "тепловой смерти". Модель осциллирующей Вселенной описывала будущее Метагалактики как процесс перехода ее расширения в сжатие и возврат к сингулярности, после чего снова начиналось расширение и т. д. A.A. Фридман писал по этому поводу: "Невольно вспоминается сказание индусской мифологии о периодах жизни…". Но Я.Б. Зельдович и И.Д. Новиков показали, что продолжительность цикла осцилляции должна неуклонно сокращаться из-за роста энтропии, т. е. опять-таки приводить к "тепловой смерти". Современная наука приоткрывает, однако, новые возможности устранения из картины мира призрака "тепловой смерти" Вселенной.
Прежние представления о "тепловой смерти" сменяются в современной инфляционной космологии сценарием "самовоспроизводящейся раздувающейся Вселенной", который был предложен А.Д. Линде. Он ввел понятие вечного раздувания, описывающего эволюционный процесс, который распространяется как цепная реакция. Если Метавселенная содержит по крайней мере одну раздувающуюся область достаточно больших размеров, то эта область начинает "производить" новые раздувающиеся области. В одной области раздувание может прекратиться, но другие будут продолжать раздувание. Общий объем всех этих областей, отмечает А.Д. Линде, будет бесконечно расти. "По существу, одна раздувающаяся Вселенная извергает из себя другой раздувающийся пузырь, тот, в свою очередь, - третий, четвертый и т. д.". Этот процесс, названный А.Д. Линде "вечным раздуванием", образует "ветвящуюся структуру вселенных, похожую на фрактал. В таком сценарии Вселенная как целое (т. е. Метавселенная - В.К.) вечна. Каждая отдельная часть ее может возникнуть из сингулярности где-то в прошлом и закончить свое существование сингулярностью в будущем. Но нет конца эволюции всей Вселенной". Подчеркнем еще раз - под Вселенной понимается в данном случае Метавселенная. Мини-вселенные возникают и исчезают, но никакого единого конца этих процессов нет, как нет у них и единого начала. По сути, говоря о самовоспроизводящейся раздувающейся Вселенной, А.Д. Линде имеет в виду процесс бесконечной самоорганизации природного мира. Рождение новых минивселенных сопровождается флуктуациями всех физических параметров. Каждая из новых мини-вселенных обладает, согласно теории, своим собственным набором физических законов и условий, констант, включая размерность пространства-времени. "Вселенная в целом вечно юная, сама себя воспроизводящая из "вакуумной пены" и поэтому не стареющая", - пишет И.Д. Новиков, буквально повторяя сказанные много десятилетий назад слова К.Э. Циолковского (именно ему принадлежит выражение "вечная юность Вселенной").
Другой подход к рассматриваемой проблеме, но приводящий к тому же конечному выводу, был сформулирован И. Пригожиным. Смысл его выражен так: "…мы отходим от замкнутой Вселенной, в которой все задано, к новой Вселенной, открытой флуктуациям, способной рождать новое". Вселенная как термодинамически открытая неравновесная система, согласно Пригожину, подчиняется законам, асимметричным по отношению к прошлому и будущему. Это нисколько не противоречит фундаментальности принципа возрастания энтропии, его космологической экстраполируемости. Но следует отбросить "путеводный миф классической науки" - о "неограниченной предсказуемости" будущего, который разделяют и многие современные космологи. Для нелинейных диссипативных структур этот принцип оказывается неприменимым. Следовательно, открывается еще один подход к осмыслению проблемы отдаленного будущего Вселенной: к неограниченным экстраполяциям, включая и вывод о "тепловой смерти", следует относиться с осторожностью.
Мы наблюдаем во Вселенной не монотонное угасание процессов, а, напротив, повсеместное становление, возникновение новых структур и качеств. Это, как вполне резонно отмечает B.C. Степин, созвучно представлениям о мире, подобном огромному живому организму, которые свойственны философии Востока. Добавим, что оно встречается также у Платона, Бруно, К.Э. Циолковского (который писал, что "все живо", т. е. способно к бесконечной самоорганизации). Космология стремится, в пределах своих концептуальных возможностей, выразить эту древнюю идею современным научным языком.
Каковы же эпистемологические основания подобных экстраполяций? Как полагают Ф. Адамс и Г. Лафлин, сценарии будущего Вселенной основаны всего на "одном дополнительном догмате нашей веры. Мы полагаем, что законы физики останутся такими же и не изменятся с течением времени, по крайней мере, до завершения временной шкалы нашей летописи. И хотя мы не располагаем абсолютной гарантией справедливости этого допущения, мы не видим веской причины сомневаться в нем". Но оказывается, что неявных гипотез, на которых основываются экстраполяции космологических сценариев будущего, больше, чем считали названные авторы. Например, то, что экстраполируются в будущее теории современной физики вполне естественно, раз Теории Всего пока нет. Но само многообразие подходов к проблеме будущего Вселенной показывает ее сложность. Находясь на пороге создания Теории Всего, можем ли мы быть уверены, что она не внесет в картину будущего Вселенной существенных изменений? Не скажутся ли на огромных временных интервалах эффекты, не заметные при экстраполяциях в прошлое? Как быть с учетом возможных синергетических ограничений? И совсем простой вопрос: что изменит в сценарии будущего включение в него ускоренного расширения Вселенной? Основным фактором при оценке сценария будущего Вселенной остается все же невозможность их эмпирической проверки, даже косвенной. У нас нет и никогда не будет фактов, позволяющих верифицировать или фальсифицировать экстраполяции, охватывающие 10 лет на основе стандартных критериев. Не являются ли тем самым подобные сценарии "метафизическими"? С моей точки зрения это не так, но важно осознавать, что обоснование этих сценариев переносится с эмпирического критерия ("внешнего оправдания") на критерии "внутреннего совершенства", т. е. когерентности знания. В какой мере при обсуждении этого круга проблем необходимо будет что-то менять в идеалах и нормах доказательности знания - особый вопрос. Но следует надеяться, что космологи не потеряют вкус к эмпирическим знаниям и всегда будут использовать их для повышения обоснованности сценариев будущего Вселенной.
Космология и условия существования наблюдателя. Примечательная особенность космологии состоит в том, что, выясняя отношение ее теорий к реальности, мы познаем не только целостные физические свойства Вселенной, но и мегаскопические условия нашего существования, о чем говорил Б. Картер, рассматривая численные значения некоторых физических констант. Они связаны антропным принципом. Но Картер еще не знал, что благоприятное для появления наблюдателя сочетание констант не было "изначальным", а появилось на инфляционной стадии эволюции, которая, выходит, также является одним из условий нашего существования. Мы наблюдаем нашу Вселенную, Метагалактику не откуда-то извне, а как существа, являющиеся ее неотъемлемой частью, порожденные целым и его антропными измерениями. Свойства Метагалактики должны допускать возможность нашего существования. Не служит ли тем самым факт существования наблюдателя аргументом в пользу теории инфляции и против альтернативных теорий? Конечно, сам подход: "Вот человек, какой должна быть Вселенная?", выдвинутый Уилером, к сожалению, оказался не очень плодотворным среди внеэмпирических критериев выбора космологических сценариев, моделей и типов реальностей. Но он оказывается очень весомым при обсуждении проблемы: существовала ли природа до человека. Космология, по моему мнению, оставляет мало простора для философских спекуляций на эту тему.
И.Л. Розенталем был предложен еще один принцип, который также исходит из "взрывной неустойчивости" Вселенной к вариациям фундаментальных констант, но не включает ссылки на человека. Он был назван принципом целесообразности и, в свою очередь, используется как дополнительный внеэмпирический критерий при обосновании теоретического знания в космологии. Принцип целесообразности состоит в том, что наши основные физические закономерности, так же как и численные значения фундаментальных постоянных, являются не только достаточными, но необходимыми для существования во Вселенной основных устойчивых состояний. Метагалактика с действующими в ней закономерностями и численными значениями фундаментальных констант оказывается гигантской флуктуацией во Вселенной. Об этом, в частности, свидетельствуют сравнительно малые значения массы электрона и разности масс протона и нейтрона, которые необходимы для возникновения сложноорганизованных структур. Специфика принципа целесообразности состоит, таким образом, в том, что проблема изменения значения фундаментальных постоянных связывается в нем не с фактом существования наблюдателя, а с существованием основных физических состояний, которые он наблюдает. Вот примеры применения принципа целесообразности в качестве вне-эмпирического критерия отношения теории к реальности в космологии.
Будем рассуждать, например, так. Неустойчивость структуры Метагалактики к вариациям численных значений фундаментальных констант имеет, как будто, лишь два объяснения: 1) фундаментальные константы изменяются с течением времени. Мы живем в эпоху, когда сочетание констант благоприятно для появления наблюдателя (П. Дирак); но эта гипотеза противоречит фактам; 2) тогда остается единственная возможность - допустить в соответствии с хаотическим сценарием инфляционной космологии множественность внеметагалактических объектов (других вселенных), у каждой из которых свои законы и сочетания констант. Принцип целесообразности оказывается с данной точки зрения аргументом в пользу существования этих объектов, приобретающим особый вес за неимением эмпирических свидетельств.
Таким образом, вырисовывается еще один подход к оценке космологических сценариев, в котором переплетены эмпирические и метаэмпирические знания. Для нашей Вселенной, Метагалактики характерно сочетание констант, которое обусловило появление в ней иерархии сложных структур. Это, с одной стороны, эмпирический факт: численные значения фундаментальных констант определяются из экспериментов и наблюдений. С другой - каждая из констант приобретает смысл только в контексте определенной фундаментальной теории. Вывод о взрывной неустойчивости Метагалактики к малейшим вариациям констант "нагружен" контекстом всей по сути теоретической физики, но никакой объясняющей теории на этом уровне знания еще нет. Такой теорией не является инфляционная космология. Она позволяет предположить, что наблюдаемые сочетания фундаментальных констант представляют собой флуктуацию, т. е. возникли случайно, но не объясняет, почему значения констант те, а не иные. Это, по-видимому, задача Теории Всего, которая и станет подлинно объясняющей теорией для рассматриваемого факта, погрузив его в свой контекст. Но еще не получив объяснения, факт известного из наблюдения сочетания фундаментальных констант используется космологами в качестве косвенного критерия для обоснования современных представлений о Мультиверсе (Метавселенной). Например, этот факт можно использовать как аргумент в пользу реальности сценария хаотической инфляции, а поскольку он органически включает в себя модель Мультиверса, интерпретационный уровень расширяется еще более. Тот же факт - наблюдаемое сочетание констант погружают в еще более абстрактный теоретический контекст, рассматривая как аргумент в пользу реального существования до 10 других вселенных, метагалактик. Столь косвенные доказательства теоретических выводов применяют в современной космологии довольно часто. Особенно когда затрагивается существование объектов, принципиально не наблюдаемых современными средствами. Эмпирические критерии переплетены здесь с критерием когерентности знания и другими внеэмпирическими критериями. Для сторонников одной парадигмальной ориентации такие доводы являются убедительными, для сторонников других - нет.
Как оценить динамику стремительно меняющейся ситуации в современной космологии? По этому поводу высказаны диаметрально противоположные взгляды. Особенный резонанс вызывает тот факт, что известна природа лишь примерно 4 % вещества, образующего нашу Вселенную, а природа остальных 96 % (так называемого, "темного сектора") - загадочна. (Хотя, как я пытался показать, это лишь наиболее вероятная, но не единственно возможная интерпретация ускоренного расширения Вселенной). Эпистемологическая суть этой ситуации, на мой взгляд, вполне понятна: 1) растущее, но все еще недостаточное количество эмпирических знаний, не всегда надежно установленных и в ряде случаев не обладающих, к тому же, необходимой точностью; 2) "противоречие встречи" фундаментальных теорий, что позволяет строить лишь "гибридные" модели ранней Вселенной. Некоторые исследователи оценивают ее как новую научную революцию, но слышны рассуждения и о кризисе в космологии. Думаю, что оба типа оценок правомерны, поскольку подчеркивают разные стороны развития космологии наших дней.