konspekt_lektsiy_Skvorchevskogo_1 (1183318), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Продолжает ли Метавселенная раздуваться и сейчас? Существуют разные подходы. Вы, наверное, слышали, что в конце прошлого века было сделано следующее фундамен­тальное открытие: оказывается, что наша Вселенная расширяется ускоренно. Что это означает? То ли наступает новая инфляционная стадия, то ли что-то еще – существует догадок много, но вопрос пока так и не решен. Итак, предвзрывной сценарий, который, согласно теории суперструн, рассматривает Вселенную, как изначально бесконечно хо­лодную и т.д., подразумевает, что в это бесконечной, холодной и пустой Вселенной тоже произошел фазовый переход – нарушение симметрии и возникла неоднородность. Эти неоднородности стали стягивать к себе то, что было в этой почти пустой Все­ленной. Еще интересная интерпретация: поскольку неоднородность, некий фазовый переход, то само искривление пространства можно рассматривать как нечто реально материальное, как физическую геометрию. Частицу, согласно программе геометриза­ции физики можно рассматривать как искривление пространства-времени и отсутствие любой субстанциальности: нет никакой частицы, есть очень закрученное пространство­время, поэтому для внешнего наблюдателя воспринимается, как что-то плотное. Луч света ведет себя странным образом, отражаясь от этого ничто. Здесь примерно то же самое: очень сильное искривление. Как говорят сами авторы: эта кривизна стала усили­ваться, увеличиваться и возникла черная дыра. После того, как она достигла некоторой критической массы, она стала внутри себя расширяться, и это явилось прообразом, или праосновой нашей Минивселенной. Таким образом, Вселенные в этой модели появля­ются из черных дыр: все, что происходит внутри черной дыры – либо ее взрыв, либо какое-то внутреннее расширение пространства и времени, это наша Вселенная. То есть, наша Вселенная образовалась из черной дыры, которая образовалась из огромной пустой Вселенной. Другой сценарий. Экпиротический, в переводе означающий, выхо­дящий из огня. Согласно теории суперструн могут существовать не только одномерные объекты – струны, но и двухмерные и трехмерные, которые стали называться бранами: мембраны, трибраны и т.д. Концептуально что плохо: был единственный объект, из которого строилось все, а теперь этих объектов может быть очень много. Как-то опять таблица Менделеева начинает размываться. Тем не менее, существуют такие браны – трибраны, которые перемещаются в некотором многомерном пространстве-времени. Су­ществует вероятность того, что эти браны могут в определенный момент столкнуться друг с другом. Одиннадцатимерное пространство, в котором четыре остаются наблю­даемыми, а семь – компактифицированные, т.е. свернутые до планковского размера. Причем, эти измерения имеют физический смысл. Так вот, браны могут соударяться. Момент соударения и называется Большим Взрывом. До Большого Взрыва что-то суще­ствовало, эволюционировало, потом произошел Большой Взрыв, браны (согласно этой модели, это Вселенные) соударялись, после этого они разлетались, соответственно, в разные стороны и начинали расширяться. Большой взрыв был источником того, что браны разлетаются в многомерном пространстве, а внутри себя начинают расширяться. Это все не просто словесные модели, не просто лирика, это решения уравнений теории суперструн. Для этой модели должно выполняться следующее условие: браны должны быть очень параллельны, ибо в противном случае после соударения, как показывает решение, в этих Вселенных не получится однородности.

1. Эйнштейновская модель построения научной теории. «Дуга Эйнштейна» и факторы, влияющие на нее.

Уравнения не сравнивают с эмпирическим слоем – вы должны получить решения каких-то конкретных ситуаций, и тогда сравнивать конкретные решения с конкретными наблюдательными или экспериментальными фактами. Физика только частично логически математизированная вещь, а в каком-то смысле, это искусство. Проверка теорий, сопоставление теоретических решений – это замечательная вещь. Ландау говорил: «Если бы я родился на 3-4 года пораньше, я бы принял участие в создании квантовой механики». Но он, блестящий «решатель» родился позже, и квантово-релятивистская парадигма уже была создана. Второй раз уравнение Дирака не напишешь, так же, как второй раз Америку не откроешь. Но зато, явления сверхпроводимости и сверхтекучести удалось хорошо объяснить на основе квантовой теории, Ландау принял участие и за это получил Нобелевскую премию, но, конечно, он завидовал тем нобелевским лауреатам, кто создавал аксиомы, кто создавал нынешнюю квантово-релятивистскую парадигму, если говорить в терминах Куна. Эйнштейн нарисовал в этой схеме кривую линию, и это основной мотив его письма, он подчеркивает, что замечательные вещи такие, как аксиомы физики и прочие, они логически из опыта и следуют. Уравнение Шредингера ниоткуда нельзя вывести, его надо сконструировать или открыть. Два подхода: либо вы чувствуете себя открывателем каких-то истин, либо вы чувствуете себя конструктором, который строит теории. Конструктивный и платонистский подход. Такие есть и в математике и в теор. физике. Так вот, Эйнштейн говорит, а логический вывод, такого рода процедура на этой стадии невозможно, поэтому линия кривая («Нет логического пути, ведущего от опытных данных к теории»). Эту кривую линию я назвал «дуга Эйнштейна». Историк науки, который хочет понять, как возникают такого рода теории, он изучает, что же влияет на дугу Эйнштейна? Как происходят такого рода открытия? Конечно, можно назвать это интуицией или озарением, но на самом деле все не так уж безнадежно. Я занимался этим на примере ОТО. Выясняется, что есть какие-то факты, которые влияют на эту дугу, что это не просто озарение и все. Да, эти факторы не относятся к тому, что мы называем чистой дедукцией или чистой математикой. Я назову некоторые из них, которые мы изучаем в нашем курсе очень тщательно. Этих факторов много, в каждом конкретном случае могут быть разные. Например, вы изучаете в философии науки раздел (я бы даже разбил его на несколько) «методологические принципы научного познания» (у меня они фигурируют как «Мето-дологические принципы физики», я думаю, что они меняются от области к области и методологические принципы познания биологии отличаются от физики, даже в химии есть отличия, хотя химия – это, грубо говоря, физика внешних электронных оболочек). Я назову несколько таких принципов. Один из мощных принципов называется «Принцип соответствия»: чтобы получить ньютоновскую механику из специальной теории, вы устремляете отношение v/c к нулю (потому что говорить, что вы устремляете c к бесконечности некорректно, это константа), и в пределе из соотношений СТО для импульса, энергии, чего угодно, мы получаем преобразования Галилея и Ньютона из преобразований Лоренца. Физика устроена асимптотически: старые теории получаются из новых и параметр асимптотики является фундаментальной константой. Это касается и квантовой механики, и ОТО. Это довольно нетривиальные вещи, там есть свои особенности, но принцип, связывающий новые вещи со старыми – это и есть принцип соответствия. Это замечательный принцип, он связывает одноконстантные теории с двуконстантными и т.д.

Существует ряд методологически интересных и важных моментов, которые необходимо учитывать тому, кто собрался заниматься изучением природы. Первый, по существу методологический элемент уже был назван: воображение важнее знания. Насколько это существенно для физика? Второй. Он говорит в своей статье «Физика, философия и научный прогресс», примерно 50-е годы: «Можно выделить существенные черты, научного сознания, которые имели место быть, начиная со времен Галилея: во-первых, никакое познание с помощью мышления не ведет ни к каким результатам в изучении природы». Его очень интересовал этот вопрос: модно ли с помощью чистого мышления познавать природу? Он, как нормальный физик считал, что любое познание начинается с чувственных ощущений, по существу с эмпирических фактов. Потом мы уже анализируем, обобщаем, абстрагируемся, получаем новые понятия, выдвигаем принципы и строим теорию. Но можно ли познавать с помощью чистого мышления? Этот вопрос интересовал и Канта, правда, Кант по своему отвечал на него. Эйнштейн сказа: «Вслед за древними греками, я склоняюсь к той точке зрения, что это сделать можно». Но с другой стороны, он неоднократно говорил, касаясь вопроса о природе геометрии, что она описывает реальный мир, она исходит из конкретных объективных закономерностей и т.д. Легко видеть, что в своих утверждениях он был довольно противоречив. Хорошо это или плохо? Конечно, не очень здорово, однако, такой из-вестный исследователь Артур Файн заметил, что Эйнштейн так же, как и некоторые другие выдающиеся исследователи считал, что в принципе не так важно отшлифовать теорию, а гораздо важнее хотя бы успеть сформулировать ту идею, которая вас посетила. Некогда шлифовать! К сожалению, сейчас требуют гладкие тексты, а то, что непричесанно рассматривают как слабую подготовку автора, непрофессионализм. Успеть бы сформулировать некую генеральную идеею, которую вы увидели. Шлифовать – это всегда хорошо, но это потом, если останется время, если останутся силы. Кстати говоря, Нильс Бор очень требовательно относился к текстам и очень тщательно за этим следил, тщательно редактировал.

Далее. Эйнштейн так же говорит, что, в принципе, исследователю нужно сохранять спокойствие, если он встанет перед какими-то преградами. Например, известны такие его слова: «Не волнуйтесь о ваших проблемах с математикой, я уверяю вас, что источник лежит намного глубже». Другими словами, математические проблемы каким-то образом он связывал с физическими проблемами и представлениями. Математические проблемы для него лежат всегда где-то в другом месте, в более глубоком месте. Насколько математика связана с физикой? Насколько связана с природой? Хорошо известны знаменитые слова о непостижимой эффективности математики в естествознании, в той же физике. Почему это так? Что это означает? Вполне возможно, что математика представляет собой некоторый абстрактный уровень описания свойств сосуществования в реальном физическом мире. Тогда она непосредственно относится к физическому миру и очевидна ее эффективность. Сейчас много различных реляционных теорий в физике создается. Реляция – это отношение. И действительно показано, что скорее всего объектности как таковой не существует, и все нужно рассматривать как отношения сосуществования. Правда тогда возникает проблема, так называемых, релятов. Отношение – это хорошо, но отношение между чем и чем? Что на концах этих отношений? Эйнштейн высказывает так же следующую неожиданную мысль: «Физика является разновидностью метафизики». Как это – работающий физик и вдруг отдает приоритет какой-то там метафизике. Может это снова литература? Да нет, он вполне серьезно и достаточно основательно развивал эту мысль неоднократною. Вот он считал, что на самом деле вся история познания, прежде всего физического, говорит о том, что многие идеи, образы возникают из неких философских мировоззренческих установок и позиций. У вас есть какая-то общая картина в голове и из нее вы черпаете. Конечно, если занимаетесь чем-то фундаментальным – для прикладных наук это не так важно – но в фундаментальной области вы обязательно будете возвращаться, оглядываться на некую метафизику, на некие мировоззренческие аспекты и уровни.

1. «Нетерова структура» физической теории. История науки как полигон для испытания философских моделей развития науки.

Нетерова структура

В основе каждой фундаментальной теории лежит некоторая фундаментальная группа (группа в математическом смысле, потому что совокупность преобразований, оставляющих что-то инвариантным, как правило, образуют группу). Группа Лоренца, группа Пуанкаре, она же в обычной геометрии Евклидова группа, группа движения. Оказывается, что эти симметрии играют в физике колоссальную роль. Иногда, если вы знаете такую симметрию, вам даже не нужно знать уравнений поля или уравнений движения. Вы из этой группы получаете довольно много информации. Конечно, это конкретный физический принцип, но когда мы формулируем этот принцип как требование, чтобы в основе теории лежала некая симметрия, а иначе нет теории, то это уже достаточно общий методологический принцип. Причем, симметрия должна быть определенного рода. Кроме того, есть желание, чтобы в вашей теории были законы сохранения. Тогда это уже методологический принцип сохранения. Нет законов сохранения – это уже как-то настораживает. Например, в ОТО в максимально общей ситуации есть проблема с законами сохранения. Потому что в этом случае мы имеем дело с произвольно искривленным пространством-временем. Если случай какой-то конкретный, то это пространство-время как-то симметризуется. Например, какая-то симметрия вводится в поле, тогда там появляются законы сохранения, а так возникают проблемы. И это приводит к появлению альтернативной теории тяготения, которую вытянул академик Логунов. Логунову трудно смириться, как и многим другим, что в ОТО есть проблемы с законами сохранения, и он возвращается в плоское пространство-время, где с за-конами сохранения все прекрасно, потому что это конечно-параметрическая группа, и она дает в соответствии с законом Нетер соответствующей число законов сохранения: сколько параметров у генераторов в группе, столько и законов сохранения. Важно, что если вы строите какую-то теорию и вдруг обнаруживаете, что у вас нет законов сохранения, вы должны насторожиться – это плохо, а может быть, это как раз какая-то точка роста.

История науки как полигон

Физика всегда являлась полигоном для философии науки, поэтому в физике она развита наиболее сильно. Например, позитивизм оказал большое влияние и на социальные науки. Тем не менее, история остановилась на втором позитивизме, а в философии науки вокруг естественных наук был еще и третий позитивизм. Дело не только в физике, о которой пойдет речь, но и в том, что она является плацдармом для философии науки. Философия науки возникает в рамках второго-третьего позитивизма. Превращение теории познания в философию науки – это что-то сродни превращению натурфилософии в науку, философия науки появляется, когда наука начинает сопротивляться предлагаемым моделям, тогда возникает обратная связь и рефлексии, которые строятся по отношению к науке, впервые могут отрицаться каким-то реальным процессом. Во всяком случае, в какой-то степени. Взглянув на все, что было из современности, моно утверждать, что современная наука рождается в 17-м веке, ее рефлексия идет через два главных учения теории познания: рационализм и эмпиризм. Соответственно, рационализм начинается с Декарта, а эмпиризм – это Локк в рамках нового времени и Фрэнсис Бэкон как основатель идеологии эмпиризма, но еще из времени Возрождения. После того, как возникает Локк, физика и другие естественные науки до сих пор воспринимается в рамках эмпиризма. В лице Беркли возникает английский материализм. Далее появляется французский материализм. Потом возникает критика Юма, из которой следует Кант, как некая центральная фигура. И из Канта, его априорных форм возникает еще одно различение – на конструктивизм и реализм. Отношение эмпиризма и рационализма следует из вопроса появления научного знания. Одни говорят, что из разума – дедукция, а другие говорят, что из опыта. И тут есть два варианта: по Бэкону это эмпирическая индукция, а по Локку – из простых идей сложные. Возьмем Бэконовский вариант (потом он становится главным). Конструктивизм и реализ

Характеристики

Список файлов лекций