Принцип несотворимости и неучтожимости материи

Необходимо учесть следующее. Когда говорят о «начале времени», «рождении Вселенной», то надо помнить о значительной доли условности, образности подобных выражений. Пространственно-временные отношения, свойственные современному состоянию мира, не могут быть прямо и однозначно использованы для описания таких состояний материи, свойства которых еще не известны (или плохо известны).

Теологи и религиозно настроенные ученые начали использовать теорию «расширяющейся Вселенной» для обоснования креационизма, сверхъестественного творения мира Богом. Но показательно, что один из создателей этой теории Ж. Леметр, будучи и ученым, и аббатом, религиозным деятелем, выступил против подобных трактовок. Он считает, что данная теория не имеет никакого отношения к вопросу о существовании Бога, поскольку бытие Бога, по его мнению, вообще находится за пределами всякого возможного опыта, за рамками возможностей человеческого познания. Материи, из которой состоит наблюдаемая Вселенная, наша Метагалактика, предшествовали другие состояния материи. И сейчас, по мнению ряда ученых, Метагалактика не исчерпывает всего мира, бытия вообще. Поэтому возникновение нашей Метагалактики не означает образования всей Вселенной, ее начало не является абсолютным космологическим «началом».

С давних времен известно, что из ничего ничего не возникает. Любой объект может возникнуть лишь из других объектов. Абсолютной пустоты как полного отсутствия материи не существует. Если отсутствует вещество, то существует поле, если отсутствует поле, то существует его физический вакуум. Под вакуумом современная физика понимает особое состояние материи, а не абсолютное «ничто». Например, вакуумом электромагнитного поля называют такое его состояние, в котором нет фотонов. Поэтому когда физики говорят о возможности возникновения вещества из вакуума, это не значит, что речь идет о возникновении вещества из пустоты. Встречающиеся рассуждения о том, что во Вселенной в какую-то единицу времени якобы из «ничего» возникает какое-то количество вещества, могут означать лишь то, что речь идет о возникновении известного вещества из какого-то другого, еще не установленного вида материи.

Свое всестороннее выражение принцип несотворимости и неуничтожимости материи и ее атрибутов находит в физических законах сохранения. Растет число частных законов сохранения отдельных характеристик физических форм движения. В начале XX в. были известны законы сохранения массы, энергии, электрического заряда, импульса, момента импульса. Ныне к ним прибавились законы сохранения четности, странности, барионного и лептонного зарядов и другие. С открытием каждого закона сохранения неразрывно связано появление нового фундаментального свойства материи. Характерной особенностью законов сохранения является то, что они могут выражаться в форме ограничений или даже категорических запретов, означающих невозможность протекания тех или иных процессов в определенных условиях.

Нет оснований абсолютизировать и понятие «черная дыра», толкование которого тоже изменяется и уточняется. Черные дыры не являются полностью замкнутыми мирами, через так называемые горловины, обладающие сильным электромагнитным полем, они связаны с внешним миром. Для внешнего наблюдателя они проявляются как объекты с определенными геометрическими размерами, массой, электрическим зарядом и угловым моментом. В представлениях о черных дырах много гипотетического, недостаточно проверенного. Если существование астрономических, макроскопических черных дыр надежно установлено наблюдательными средствами, то микроскопические черные дыры остаются лишь предсказанными теоретически.

Долго считалось, что «черные дыры» — абсолютно поглощающие объекты, гравитация которых удерживает даже световое излучение. Но в начале 70-х годов XX в., когда были приняты во внимание квантовые эффекты, выяснилось, что «черные дыры» вопреки их названию должны излучать в окружающее пространство потоки вещества и антивещества, электромагнитные волны, испущенные виртуальными частицами, которые сами при этом «погибают» в черной дыре. Вокруг них происходит как бы «вскипание» вакуума (особое состояние поля), а внешне это выглядит как постепенное испарение и стягивание «черной дыры».

Как нет абсолютного начала, так нет и абсолютных тупиков развития. Все относительно и связано процессами взаимопревращения. Обнаруживаются пути дальнейшего включения в бесконечный мировой процесс и белых карликов, и нейтронных звезд, и черных дыр. «Трупами» их можно считать лишь по отношению к отдельным определенным звездам, но не по отношению ко всему космосу.

2. Проблема «тепловой смерти» Вселенной

Еще с прошлого века обсуждается проблема «тепловой смерти» Вселенной. В 60-е годы XIX в. немецкий физик Р. Клаузиус сформулировал второе начало термодинамики — закон возрастания энтропии (меры неупорядоченного, хаотического движения) в необратимых процессах. Из этого закона был сделан вывод, что процесс мирового развития идет в направлении превращения других форм движения в тепловую и равномерного распределения теплоты в бесконечном пространстве, что сделает, в конце концов, невозможным существование высших форм материи, в том числе и жизни. Следует согласиться с теми учеными (физиками и философами), которые считают такой вывод ошибкой, возникающей из-за неправомерного распространения закона возрастания энтропии, отражающего тенденцию к тепловому равновесию конечных, замкнутых систем, на всю бесконечную Вселенную (в смысле всего мира в целом). Аналогично расширение (или сжатие) какой-либо части Вселенной (нашей Метагалактики, например) есть тоже местный, конечный эффекти его нельзя распространять на всю бесконечную Вселенную.

Наряду с процессами рассеяния материи в космосе происходят и обратные процессы ее концентрации. Взятый в отдельности каждый такой процесс неизбежно приводит к тупику, концу какой-либо линии развития, но объективно они существуют в неразрывном единстве, переходя друг в друга. Философ и астрофизик А.П. Трофименко представляет взаимоотношения форм движения и энергии в космических масштабах следующим образом. Рассеянная энергия излучения, концентрируясь в черных дырах, превращается в кинетическую энергию. Затем кинетическая энергия рассеиваемой материи антиколлапсара (своего рода антипода черной дыры) переходит в гравитационную потенциальную энергию. Распад рассеянного вещества на отдельные облака и их дальнейшая концентрация (сжатие) ведет к непрерывному переходу потенциальной энергии в энергию теплового движения. Этот процесс, нарастая, приводит к образованию звездных объектов, в которых тепловая форма движения дает жизнь ядерной форме. В результате ядерных реакций в звездах создаются устойчивые термодинамические потенциалы. Так в принципе может восстанавливаться термодинамическая активность материи.

Физик B.C. Барашенков, давно и плодотворно исследующий философские проблемы современного естествознания, обращает внимание на необходимость брать второе начало термодинамики вместе с «теоремой площадей всех черных дыр». Неуменьшающейся величиной в общей теории относительности оказывается суммарная площадь всех черных дыр, а не энтропия. Размеры черной дыры пропорциональны квадрату ее массы и могут лишь возрастать по мере накопления поглощаемой массы. «Теорема площадей» очень похожа на второе начало термодинамики, но говорит о противоположном: об уменьшении, а не увеличении энтропии. И, взятая в отдельности, эта теорема так же приводит в пределе к выводу о неизбежной «смерти» Вселенной, но уже не в результате диссипации, рассеяния энергии, а, наоборот, вследствие гравитационного стягивания всего вещества Вселенной в черные дыры — эти «космические могильники», разбросанные в пространстве.

Однако теорема площадей является точной только в рамках классической гравитационной теории черных дыр и теряет силу, если принять во внимание квантовые эффекты, уменьшающие массы и площади черных дыр. Черные дыры — это концентраторы вещества и энергии, возвращающие их обратно в окружающее пространство путем квантового испарения и взрывов. В отдельности к черным дырам неприменимы ни второе начало термодинамики, ни его гравитационный аналог - «теорема площадей». Поскольку же уменьшение энтропии сопровождается увеличением площади черных дыр и наоборот, то можно предположить, что неубывающей величиной в действительности является их сумма. Такое обобщенное второе начало термодинамики объединяет сразу три раздела физики: общую теорию относительности, термодинамику и квантовую теорию. В философском плане такой подход представляется безупречным.

3. Возможна ли единая физическая теория мира в целом?

Итак, установлено огромное многообразие материальных объектов, представляющих микро-, макро- и мегамиры. Но исчерпывают ли они все существующее вообще? С учетом истории человеческого познания и общего духа современной научной картины мира на этот вопрос напрашивается отрицательный ответ. Многообразие материи и ее движения бесконечно, причем не только количественно, но и качественно. Принцип качественной бесконечности природы означает признание неограниченного многообразия структурных форм материи, различающихся самыми фундаментальными законами бытия. Этот принцип исключает возможность хотя бы в пределе представлять все объекты по единому образу и подобию. В частности, сейчас уже никак нельзя выстраивать все известные объекты науки по линии беспредельной, но однообразной делимости на все более мелкие части. Выше уже говорилось, что в физике элементарных частиц привычное для обычного макромира соотношение «часть меньше целого» оказывается неверным.

Прямые, явные противники качественной неисчерпаемости природы в XX в., конечно, редки, но достаточно много сторонников таких представлений, которые косвенно, но с логической неизбежностью приводят к ограничению многообразия мира, качественно сводя все явления к некоему исходному, предельному уровню материи. Фактически при этом в осовремененном виде возрождаются древние натурфилософские идеи либо о единой первоматерии, из которой все возникает и в которую все снова возвращается, либо о множестве первоэлементов, первоатомов, из которых образуется все существующее. Но беда-то в том, что идея первоматерии — это идея полного покоя и монотонного однообразия, вследствие чего она не может быть принята ни одной теорией, признающей так или иначе движение и многообразие явлений. Первоматерия могла бы быть только единой и неизменной. Именно поэтому ей нет места в объективно реальном, едином, но вместе с тем многообразном и изменчивом мире.

Еще Аристотель отмечал, что первые философы просто декларировали самодвижущийся характер предложенных ими первоначал, просто приписывали (как и нынешние сторонники идеи первоматерии) изменение к первосущности вопреки тому, что она как таковая полностью исключает всякое движение, изменение. Наряду с такой первосущностью должен быть дополнительный, независимый от нее источник движения, некий перводвигатель. Но наиболее отчетливо и логически безупречно невозможность какого бы то ни было движения и многообразия в качественно тождественной себе первичной субстанции была раскрыта еще до Аристотеля Зеноном из Элей (V в. до н.э.).

Если уж говорить об общей теории мира, то ее исходной идеей может быть только диалектическая идея единства через многообразие и движение. Эта идея тоже не выводится логически ни из какой другой идеи, она тоже выбирается в соответствии с объективной действительностью, исходя из того, что фундаментальными свойствами материи являются не только ее единство и абсолютная сохраняемость (несотворимость и неуничтожимость), но и многообразность и изменчивость (текучесть) ее бытия в форме взаимопревращающихся, лишь относительно отдельных и лишь относительно устойчивых материальных объектов. И именно таков мир по данным современной науки. И, пожалуй, наиболее ярко об этом пишет наш соотечественник физик-теоретик М.А. Марков, подчеркивающий, что «в современных представлениях существование данной элементарной частицы — это лишь момент бесконечных превращений в шкале больших вселенских времен», что сейчас устанавливается «понимание единства элементарной частицы и Вселенной, ультрабольшого и ультрамалого».

Для выражения самой общей и глубокой сущности бытия с древних времен используется понятие субстанции. Оно служит для обозначения полностью самообусловленного бытия, вечно сохраняющегося во всех превращениях частных явлений и выступающего их основой. Классическое определение субстанции дали Декарт и Спиноза: субстанция есть causa sui (причина самой себя), есть то, что существует само по себе, не завися ни от чего другого. В течение многих столетий господствующим оставалось представление о связи лишь внешнего и поэтому фактически необъясненного сосуществования вечной и бесконечной субстанции с чувственно воспринимаемыми отдельными вещами. И только на пути развития диалектического миропонимания удалось показать, говоря словами Гегеля, «шествие субстанции через причинность и взаимодействие» тех вещей, с которыми мы сталкиваемся в своей практической жизни и научных экспериментах. Субстанцией следует считать не какое-то отдельное, избранное и освященное проявление бытия, а всю бесконечную систему взаимопревращающихся материальных объектов, всю материю в бесконечном многообразии ее проявлений.

Как частица всей материи любой объект причастен к всеобщей субстанции и оказывается частным ее проявлением. Поэтому любой объект выступает не только следствием других явлений, но и как причина, в том числе и как самопричина, обусловливая в определенной, ограниченной мере последующие состояния не только других объектов, но и самого себя. Поэтому диалектика признает лишь частичную, относительную субстанциальность, самообусловленность и самостоятельность каждого проявления всеобщей субстанции. В этом относительном смысле понятие субстанции давно уже применяется для характеристики наиболее глубокой основы какого-либо частного, более или менее ограниченного круга процессов. К. Маркс, например, считал, что труд есть «то, в чем различные товары одинаковы, единое в них, их субстанция, внутренняя основа их стоимости». Субстанциональными, лежащими в основе для жизни являются белково-нуклеиновые системы и свойственные им процессы, для химии — атомы и взаимодействия между ними.

Обобщающие же физические теории вполне законно стремятся раскрыть наиболее глубокую основу еще более широкого круга явлений. Но мысль физиков не удовлетворяется этим и, так сказать, по инерции устремляется к конкретно-физическому объяснению устройства всего мира в целом. И не раз казалось, что эта цель уже достигнута — то в виде классической механики, потом в виде термодинамики, теперь в виде обобщающих теорий полей и элементарных частиц. Но время и новые открытия неумолимо заставляют признать несбыточность подобных надежд. Применительно ко всему миру в целом приходится обходиться лишь философскими размышлениями и обобщениями, лишь общей теорией диалектики, лишь качественными оценками, а не количественными расчетами. Как говорится, каждому свое. И такое положение полностью соответствует общему духу современной науки, характеризуемому углублением как дифференциации, так и интеграции различных отраслей знания.

Академик M. А. Марков так оценивает попытки придать разрабатываемым единым физическим теориям элементарных частиц характер физической теории всего мира в целом: «...подходя к вопросу о будущей теории более конкретно и прозаически, можно сказать, что речь идет в сущности об одной очень широкой, но конкретной задаче -о построении теории тех элементарных частиц, список которых установлен в настоящее время экспериментаторами». Кстати, он сам предложил оригинальную физическую концепцию, в которой «нет первоматерии и иерархия бесконечно разнообразных форм материи как бы замыкается на себя». Пока это гипотеза, и лишь будущее в состоянии либо подтвердить, либо опровергнуть ее. По мнению М.А. Маркова, могут существовать фридмоны - супермельчайшие частицы с размерами примерно 10^-33 см, представляющие ничтожную долю известных ныне элементарных частиц, и вместе с тем содержащие в себе миры, подобные нашей галактике. «Именно для нас окружающий мир представляется макросистемой, но если наш мир является своего рода фридмоном, то для наблюдателя "вне" его эта система относится к микромиру».

Для наглядности представим себе сферу, соприкасающуюся в какой-то точке с плоскостью (с листом бумаги, например). Для двухмерных существ на плоскости сфера будет восприниматься в виде точки, т.е. только одна ее точка окажется доступной наблюдению. Сама же сфера может быть неограниченно больших размеров. Вот и получается, что движение познания «вглубь» может привести к максимально большим объектам. С одной стороны, фридмон - сверхмалый, с другой - сверхбольшой объект. Это хороший пример релятивности, относительности ультрабольшого и ультрамалого.

Вопрос о неизбежной ограниченности естественнонаучных теорий специально рассматривался ученым-физиком B.C. Барашенковым. Он убедительно доказывает, что возможность построения относительно «законченных теорий» (типа механики Ньютона, термодинамики, электродинамики Максвелла, квантовой механики, теории гравитационных полей Эйнштейна и других), достаточно полно описывающих различные формы движения материи, не означает возможности в одной или нескольких таких теориях полностью «перекрыть» весь мир, исчерпать все качественное многообразие законов природы. Каждая такая теория сводит реальные объекты и процессы к идеализированным объектам, которые из всего многообразия реальных свойств наделяются лишь некоторыми из них. Каждая такая теория не учитывает многие параметры, второстепенные в данном приближении (с точки зрения теории), но становящиеся важными при дальнейшем углублении в суть рассматриваемых явлений. Это и приводит к неизбежной ограниченности сферы применения теорий. Австрийский математик и логик К. Гёдель сформулировал в XX в. теорему, утверждающую, что в любой достаточно содержательной теории существуют вопросы, на которые в рамках этой теории нельзя дать ответ, который может быть найден только в более общей теории.

Возможность «законченных теорий» означала бы возможность конца науки, дальше которого нечего было бы познавать. И, наоборот, непреодолимая ограниченность каждой отдельной теории предполагает бесконечность всего научного познания. Известные науке обобщающие теории составляют важные этапы ее развития. Все они основаны на конкретных принципах, обобщающих определенный круг фактов, и допускают возможность и необходимость своего дальнейшего развития по пути создания все более общих и глубоких теорий, учитывающих новые, неизвестные ранее факты. Так было, так будет и дальше. Таков закон познания, обусловленный законами самой природы.

Литература к главе 13

Барашенков В. С. Существуют ли границы науки: количественная и качественная неисчерпаемость материального мира. — М., 1982.

Готт B.C. Философские вопросы современной физики. — М., 1988.

Марков М.А. О природе материи. - М., 1976.

Силк Дж. Большой взрыв: рождение и эволюция Вселенной.— М., 1982.

Солопов Е.Ф. Введение в диалектическую логику. — Л, 1979. —С. 89—115.

Спасский Б.И. Физика для философов. - М., 1989.

Трофименко А.П. Вселенная: творение или развитие? — Минск, 1987.