Вселенная Стивена Хокинга - читать онлайн книгу. Автор: Стивен Хокинг cтр.№ 54

Люди, совершающие прорывы в теоретической физике, вовсе не мыслят в тех категориях, которые для них впоследствии выдумывают философы и историки науки. Я уверен, что Эйнштейна, Гейзенберга и Дирака не заботило то, кем их считали: реалистами или инструменталистами. Их больше заботило то, что существующие теории плохо согласуются друг с другом. Для развития теоретической физики поиски логической связи всегда были важнее, чем получение экспериментальных результатов. С другой стороны, стройные и красивые теории отвергались по причине того, что они не стыковались с наблюдениями, но я не знаю ни одной крупной теории, которая была бы создана лишь на основе эксперимента. Теория всегда идет впереди, она исходит из желания получить элегантную и последовательную математическую модель. Затем теория предсказывает некоторые сценарии, которые могут быть проверены путем наблюдений. Если наблюдения согласуются со сценариями, это еще окончательно не доказывает теорию. Нужны новые прогнозы, которые нужно проверять экспериментальным путем. Если новые наблюдения не подтверждают их, эту теорию отбрасывают.

По крайней мере так должно быть. На практике люди очень неохотно отказываются от теории, в разработку которой они вложили много времени и усилий. Обычно они начинают сомневаться в точности наблюдений. Если этот номер не проходит, они пытаются слегка подлатать теорию, чтобы она была адекватна в данном, нетипичном случае. В конце концов теория начинает напоминать трухлявый, расшатавшийся дом. Затем кто-то предлагает новую теорию, и все наблюдения, не находившие объяснения в прежней теории, изящным и естественным образом укладываются в новые рамки. Примером этого может служить эксперимент Майкельсона – Морли, поставленный в 1887 году. Он показал, что скорость света остается постоянной независимо от скорости, с которой могут двигаться источник света или наблюдатель. Это казалось курьезным. Здравый смысл говорил о том, что наблюдатель, который движется навстречу источнику света, должен отмечать, что свет движется с большей скоростью, нежели тот наблюдатель, который «догоняет» излучающий источник. Однако эксперимент показал, что скорость света в обоих случаях остается одинаковой. В течение следующих восемнадцати лет ученые, в том числе Хендрик Лоренц и Джордж Фицджеральд, пытались примирить результаты этого опыта с общепринятыми представлениями о пространстве и времени. Они выдвинули для этого некоторые постулаты, предполагающие, что объекты становятся короче при движении с большой скоростью. В свете этих постулатов существующая физика превращалась в неуклюжую, неповоротливую махину. Затем в 1905 году Эйнштейн предложил куда более привлекательную точку зрения, согласно которой время не является независимой величиной и его нельзя рассматривать в отрыве от пространства. Время составляет с пространством четырехмерную структуру, называемую пространством-временем. Эйнштейн пришел к этой идее, не столько полагаясь на экспериментальные результаты, сколько желая объединить два теоретических направления в единое целое. Эти два теоретических направления включают в себя законы, описывающие действие электрического и магнитного полей, и законы, которым подчиняется движение тел.

Не думаю, что Эйнштейн в 1905 году, равно как и все остальные ученые в то время, отдавали себе отчет в том, насколько простой и элегантной была новая теория относительности. Она полностью перевернула наши понятия о пространстве и времени. Этот пример хорошо показывает, с какими трудностями мы можем столкнуться, желая оставаться реалистами в философии науки, потому что реальность, которой мы стараемся придерживаться, бывает ограничена рамками той теории, которую мы поддерживаем. Думаю, Лоренц и Фицджеральд считали себя реалистами, когда интерпретировали свой эксперимент со скоростью звука в рамках ньютоновских идей об абсолютном пространстве и абсолютном времени. Эти представления о пространстве и времени соответствовали здравому смыслу и реальности. Однако в наши дни люди, хоть немного знакомые с теорией относительности, имеют совершенно другую точку зрения. Нам следует продолжать знакомить широкую публику с современными идеями о таких базовых концепциях, как пространство и время.

Если то, что нам кажется реальным, зависит от нашей теории, какую реальность должны мы положить в основу нашей философии? Что касается меня, я являюсь реалистом: я признаю, что нас окружает Вселенная, которая ждет своих исследователей и первооткрывателей. На мой взгляд, разделять позицию солипсиста, который полагает все вокруг лишь плодом своего воображения, есть пустая потеря времени. В жизни мы этим принципом не руководствуемся. Какую мы выберем реальность для нашей Вселенной, зависит от теории. Поэтому я разделяю точку зрения, которую считают примитивной и наивной, а именно: физической теорией является математическая модель, которую мы используем для описания результатов наблюдений. Та теория является хорошей, которая логично выстроена, описывает широкий круг наблюдений и предсказывает результаты новых наблюдений. По сути дела, нет никакого смысла задаваться вопросом, соответствует ли наша теория реальности, потому что на самом деле мы ничего не знаем о подлинной реальности. Этот взгляд на научные теории причисляет меня как к стану инструменталистов, так и к стану позитивистов – выше я уже упоминал, что меня называли и так и эдак. Человек, назвавший меня позитивистом, добавил: все прекрасно знают, что позитивизм отжил свой век. То есть он опять использовал метод опровержения путем диффамации. Может быть, позитивизм и отжил свой век как интеллектуальная прихоть вчерашнего дня, однако изложенный мною принцип позитивизма представляется единственно возможным для того, кто ищет новые законы и новые способы описания Вселенной. Нет смысла взывать к реальности, потому что у нас нет и не может быть концепции реальности, независимой от модели.

На мой взгляд, подспудная вера в некую реальность, независимую от модели, лежит в основе тех трудностей, которые испытывают философы от науки, когда они пытаются объяснить квантовую механику или принцип неопределенности. Есть такой знаменитый мысленный эксперимент: кот Шрёдингера. Кота помещают в запечатанный ящик. На кота нацеливают ружье, которое должно выстрелить, если распадется радиоактивное ядро. Вероятность этого события составляет 50 %. (Сегодня никто не отважится предложить такой эксперимент, даже и мысленный. Но во времена Шрёдингера никто и не помышлял о движении за права животных.)

Открывая ящик, приходится рассчитывать лишь на два сценария: кот либо жив, либо мертв. Но пока ящик закрыт, квантовое состояние кота – это комбинация реальностей мертвого кота и кота живого. Многие философы от науки не в состоянии этого принять. Кот не может быть наполовину живым, а наполовину застреленным. «Так же как нельзя быть наполовину беременной!» – восклицают они. Они испытывают трудности, потому что подсознательно обращаются к классической концепции, согласно которой объект имеет определенную, и только одну, историю. А сущность квантовой механики в том и состоит, что у нее другой взгляд на вещи. В соответствии с ним объект обладает не одной историей, а совокупностью всех возможных историй. В большинстве случаев вероятность того, что будет реализован некий сценарий, сводится на нет вероятностью того, что будет реализован сценарий, несколько отличный от первого. Но в ряде случаев вероятности близких сценариев усиливают друг друга. История объекта – это не что иное, как один из таких усиленных сценариев.