Критика целей современной физической теории

Недостатки современной физической теории не являются чем-то случайным, они вытекают из всей ее методологии и, прежде всего, из тех целей, которые теория ставит перед собой.

В отличие от физики 18-го и 19-го столетий, пытавшейся понять внутреннюю сущность явлений и сводящей сложные явления к поведению элементов, участвующих в этих явлениях, физика 20-го века фактически сняла эти цели. Целями развития некоторых областей физики, касается ли это элементарных частиц вещества, силовых полей, космологии или чего-нибудь еще, стало подразумеваться создание внутренне непротиворечивого описания с помощью все более усложняющегося математического аппарата. В качестве же самой важной, стратегической цели физики в целом представлена задача создания Теории великого объединения (ТВО), т. е. такой теории, которая позволит единым математическим приемом охватить все частные теории, что, по мнению физиков, и докажет единство всех явлений природы.

Нужно сказать, что в направлении выполнения постав-ленных теоретических целей современная физика добилась определенных успехов. Найдены различные физические законы, обобщающие те или иные группы явлений, варианты математических описаний, методы расчетов. Однако все чаще оказывается, что созданные частные теории не позволяют охватить все необходимые случаи, все чаще применяются различные искусственные приемы, в результате чего первоначально стройное здание теории начинает усложняться, надстраиваться и превращаться в теоретического урода. Что же касается создания Теории великого объединения, предназначенной для описания единым образом всех видов взаимодействия и полей, то, несмотря на многие годы и большие усилия, затраченные в этом направлении, достигнутые успехи более, чем скромны. А главное, совершенно непонятно, чего же добились физики уже «объединив» некоторые взаимодействия, например, слабое и электромагнитное, и чего они добьются, если ТВО будет создана. Что-нибудь изменится в понимании сути физических явлений? Какие-нибудь новые приборы можно будет создать или появятся новые направления исследований? Или просто теоретики будут наслаждаться «красотой» новой теории?

К этому следует добавить еще одно принципиальное соображение.

Каждое материальное образование обладает бесчисленным множеством свойств, и для их математического описания необходимо иметь бесчисленное множество уравнений. Поэтому любое конкретное описание любого объекта, содержащее конечное число членов уравнений, всегда ограничено и в принципе не может охватить всех сторон и свойств этого объекта. Это означает, что существующие описания полей и взаимодействий тоже частичны, а соответственно и «объединение» таких описаний не будет охватывать всех сторон и учитывать все особенности взаимодействий тел. Следовательно, всякое подобное «объединение» тоже поверхностно и неполно.

Известно, что методология любой работы в значительной степени определяется постановкой вопроса. Ставя целью работы создание математического «объединения» теорий, можно рассчитывать на получение математических же зависимостей. Однако трудно надеяться на то, что улучшится понимание физической, внутренней сущности явлений, поскольку такая задача даже не ставится. А это означает, что все полученные формульные зависимости будут носить поверхностный характер.

Существуют и иные мнения. Поскольку физика вносит весьма существенный вклад в научно-технический прогресс и поскольку некоторые фундаментальные открытия в физике подготовили научно-техническую революцию, то целью теории предполагается создание методов расчетов, способствующих направленному получению прикладных результатов, тем более что развитие экономики требует решения многочисленных прикладных задач, которые можно решить только в том случае, если такие методы расчетов подготовлены, вот для этого и нужна теория. Однако на практике оказывается, что возникшие потребности опережают возможности теоретиков по созданию необходимых руководств, в результате чего прикладники остаются без руководящих теорий, что вынуждает их идти эмпирическим путем, тратя огромные силы и средства впустую.

Таким образом, указанные выше мнения о целях развития физической теории – создание единого описания всех фундаментальных процессов или создание прикладных методов решения практических задач являются с одной стороны крайними, с другой – явно недостаточными.

Математическое функционально-количественное описание явлений оказывается полезным, а в некоторых случаях и необходимым условием для предсказания новых эффектов и явлений. Однако приведенные выше соображения заставляют считать, что любое математическое описание есть весьма узкое и одностороннее отображение действительности, не гарантирую-щее, что найденные математические зависимости отражают все существенные стороны явлений и что постановка новых экспериментов выявит какие-либо новые стороны явлений, ибо сама постановка новых экспериментов опирается на уже существующие представления, вытекающие из уже существую-щей и признанной теории. Здесь исключения редки.

Что касается прагматических целей, то постановка их как первоочередных, так и единственных, а не конечных, неминуемо приводит к тому, что собственно познание природы отодвигается на второй план или снимается вовсе, в результате чего и прикладные достижения оказываются поверхностными и случайными. Как показывает опыт, наибольшие практические результаты лежат на стыке наук, получение их требует изучения областей, казалось бы, не имеющих отношения к поставленной прикладной задаче, а это требует углубленного знания природы явлений, понимания внутренней сути вещей. Не ставя подобную задачу, нельзя надеяться на эффективность прикладного результата.

Не понимая внутреннюю сущность явлений, имея лишь их частичное описание, всегда и принципиально не полное, нет оснований надеяться даже на то, что «объединение» различных физических явлений, описания которых существенно не полны, можно сделать вообще. Это подтверждает многолетний, почти вековой опыт многочисленных неудачных попыток разработать такое «объединение». Но даже если бы такое «объединение» было выполнено, оно все равно носило бы частичный характер. По тем же причинам и попытки получить эффективный прикладной результат тоже обречены на неудачу, поскольку непонимание физической сущности явлений не позволяет действовать направленно.

Отсюда вытекает, что ни описательная, ни прикладная цели не могут являться главными целями развития естествознания, и что такой целью для естествознания вообще и для физики в частности на всех этапах и уровнях их развития может являться только раскрытие природы явлений, т. е. раскрытие внутреннего механизма явлений, анализ причинно-следственных отношений между материальными образованиями, участвующими в изучае-мых явлениях, и на основе этого раскрытия представление общих для всех явлений закономерностей. Понимание всех этих связей и отношений позволяет выполнить и необходимое описание изучаемых явлений, и дать им объяснение, т.е. выделить взаимодействующие части и проследить их взаимодействие. При таком подходе могут быть уточнены области распространения полученных математических зависимостей, определены ограничения распространения найденных закономерностей и сформулированы допущенные приближения. Это позволит при необходимости уточнять полученные результаты.

Знание внутреннего механизма явлений, их сущности позволяет получать прикладные результаты более полно и со значительно меньшими затратами, чем при отсутствии такого понимания. Таким образом, как с точки зрения получения математического описания, так и с точки зрении получения прикладных результатов целью и главным направлением развития фундаментальной науки должно являться изучение внутренних механизмов явлений, их внутренней сущности.

Однако выявление внутреннего механизма любых явлений возможно лишь в том случае, если за связями и взаимодействиями материальных образований, участвующих в них, признается принцип причинности, а также сам факт наличия этих внутренних механизмов явлений. Поскольку сами физические явления есть следствие внутренних процессов, зачастую неощутимых на достигнутом уровне развития физики, то признание факта причинности имеет принципиальное значение, ибо заранее на всех этапах познания утверждает наличие внутренних механизмов явлений и принципиальную возможность их раскрытия. Целесообразно в связи с этим вспомнить следующее утверждение Энгельса [1, c. 306]:

«Но где на поверхности происходит игра случая, там сама эта случайность оказывается подчиненной внутренним скрытым законам. Все дело в том, чтобы открыть эти законы».

Это обстоятельство хорошо понимали естествоиспытатели 19-го столетия. Гельмгольц полагал, что [1]:

«…наука, задача которой состоит в понимании природы, должна исходить из предположения возможности этого понимания и согласно этому положению делать свои заключения и исследования».

Ничего этого в современной теоретической физике нет.

Известный принцип неопределенности Гейзенберга – «принцип индетерминированности», по выражению Бома [1], привел физиков к выводу о том, что в исследованиях, проведенных на квантово-механическом уровне, принципиально не могут быть найдены точные причинные законы детального поведения индивидуальных систем и что, таким образом, необходимо отказаться в атомной области от причинности как таковой. Следует отметить, что этим фактически ставится барьер в возможности познания материи и закономерностей реального мира.

По мнению Гейзенберга, которое стало сегодня руководящим положением в атомной физике, в субатомном мире, вообще нельзя говорить о каких-либо пространственно-временных событиях. В своей речи, произнесенной им по поводу получения Нобелевской премии, Гейзенберг сказал, что уже тот факт, что математическая схема квантовой механики не может быть понимаема как наглядное описание процессов, протекающих в пространстве и времени, показывает, что в квантовой механике вовсе не идет речь об объективном установлении пространственно-временных событий.

Таков смысл, по мнению Гейзенберга, «поворота в физике», который был вызван развитием квантовой механики: отрицание объективности протекающих в пространстве и времени событий. О каких же причинно-следственных отношениях во внутриатомной области в таком случае вообще может идти речь?

Поэтому некоторые ведущие физики не согласны с принципиальным индетерминизмом природы, рассматривая случайность поведения объектов только как следствие не учета объективно существующих факторов. Так, Бом в работе «Причинность и случайность в современной физике» указывает, что в экспериментах всегда присутствует ряд несущественных неучтенных факторов, искажающих результаты, что и проявляется как случайность.

С мнением Бома можно полностью согласиться, тем более, что в процессах микромира, как и во многих процессах макромира, существует масса обстоятельств, затрудняющих их понимание: во многих случаях для проявления эффекта на уровне макропроцесса необходимо достаточное накопление изменений на уровне микропроцесса. Данное обстоятельство связано со всякого рода квантованиями и дискретизациями, со всякого рода нелинейностями, зонами нечувствительности и обратными связями внутренних регуляторов явлений и т. п. Хорошим примером является образование вихрей в потоке жидкости: вихри начинают образовываться только при определенном числе Рейнольдса, т. е. соотношения между скоростью потока, размерами тела и вязкостью среды.

При всем этом протекание процессов на всех уровнях объективно не зависит от того, наблюдает кто-либо за этими процессами или нет: они объективно существуют. Измерительная же техника из-за своего несовершенства способна существенно исказить результаты, если не приняты соответствующие меры, поэтому выбор измерительных средств всегда следует проводить с особой тщательностью с тем, чтобы искажения измеряемых величин в процессе измерения оказались несущественными, т. е. находились в пределах допустимого. А если такой возможности на данном этапе развития физики пока нет, то это не значит, что такая возможность не появится в будущем. Все равно внесение искажения связано и на данном этапе не с устройством природы, а всего лишь с текущим несовершенством измерительных средств.

В связи с изложенным, задача проникновения во внутренний механизм явлений на глубинных уровнях организации материи связана, с одной стороны, с анализом возможных причин наблюдаемых явлений и возможно более полным учетом всех факторов, являющихся существенными для изучаемого процесса и поставленной цели исследований, с другой стороны, – с отысканием новых методов измерения и познания, оперирующих квантами и дискретностями другого уровня, возможно, иной, чем сейчас принято, физической природы.

Никаких подобных задач современная физическая теория не ставит, и в этом заключается ее принципиальная ошибка, делающая бесплодными все намерения на следственном, а не на причинном уровне разобраться с устройством природных явлений. Следственный подход принципиально обречен на неудачу. Стоит ли после этого удивляться тому, что физические теории, не ставящие своей целью понимание внутренней сущности явлений, отказывающиеся от поиска структур материальных объектов и полей, оперирующих абстрактными понятиями и все сводящие не к поискам форм движения материи на внутренних уровнях ее организации, а лишь к внешнему описанию процессов, все более запутываются, усложняются, никуда не продвигаясь и никому не помогая. Такое положение сохранится и впредь, если физическая теория критически не переосмыслит свое назначение.