Формирование основ постнеклассической физики и математики

Становление постнеклассического этапа развития физики, требующего пересмотра (синтеза) фундаментальных неклассических представлений, связано с попытками создания единой физической теории и в том числе с постановкой проблемы начального состояния Вселенной, представляющими собой новую предметную область исследований. Возможность выделения постнеклассического этапа не в последнюю очередь основывается на кризисной ситуации в физике, обусловленном, в частности, наличием в современных физических теориях разного рода расходимостей. Возникающие физически бессмысленные результаты суть не что иное, как необоснованные экстраполяции отдельных неклассических теорий, справедливых лишь в относительно длинноволновом (низкоэнергетическом) пределе, в область состояний, где нельзя пренебрегать свойствами, описываемыми в рамках других фундаментальныx теорий. Причем решение этой проблемы не сводится к аддитивному учету всех типов взаимодействия, описываемых известными теориями. Следовательно, мы приходим к выводу, что стремление к построению единой физической теории требует глубокого критического переосмысления основ неклассической физики.

Возникновение кризисной ситуации в естествознании является следствием «грекоморфной» методологической установки в развитии европейской научной мысли, основанной прежде всего на греческой атомистике и аристотелевской логике. Венцом этого теоретического мышления является установка для ученого, согласно которой «вещь либо существует, либо не существует. Утверждение, что она существует и одновременно не существует, они считают невозможным…» Судзуки Д. Основы Дзен-Буддизма. Дзен-Буддизм. — Бишкек, 1993. — С. 53 — 55. И не удивительно, что с позиций классической (аристотелевской) логики непрерывность и дискретность существуют как противоположности, взаимно исключающие одна другую. В этой ситуации любой исследователь изначально вынужден сделать выбор, с тем чтобы в дальнейшем строго придерживаться определенных рамок избранной парадигмы (континуального или дискретного пространства-времени).

Убеждение в правильности диагноза возникновения кризисной ситуации в физике конца XX в. основывается, в частности, на поразительной эффективности нетрадиционного способа теоретического мышления, позволяющего получать конкретно-научные результаты по тем проблемам, которые в рамках традиционной методологии не имеют исчерпывающих. Понятие «нетрадиционного» в данном аспекте подразумевает, например, отказ от одного из основных законов формальной логики, объединяющего закон противоречия и закон исключенного третьего. Суть последнего можно сформулировать следующим образом: «Между противоречащими высказываниями нет ничего среднего, т. е. третьего высказывания (tertium non datur)». Гегелевская диалектика подсказывает, что новые физические представления, которые следует синтезировать, должны содержать противоположные качества в единстве. Например, как два предельных случая: «Если… говорят о непрерывной и дискретной величинах как о двух особенных, противостоящих друг другу видах величины, то это лишь результат нашей абстрагирующей рефлексии, которая, рассматривая определенные величины, в одном случае оставляет без внимания один, а в другом — другой из моментов содержащихся в понятии количества в неразрывном единстве». Заметим, что мысль Гегеля применима к любой количественно выражаемой величине.

Примером исследований, относящихся к постнеклассическому этапу, является космомикрофизика — междисциплинарное научное направление, сформулированное в конце 80-х годов. Появление космомикрофизики — закономерный результат самостоятельного развития физики высоких энергий и космологии, а цель — построение единой (релятивистско-квантово-гравитационной) теории всех фундаментальных взаимодействий и, следовательно, полной картины происхождения и эволюции Вселенной. Идеи космомикрофизики возвращают к жизни и вводят в современный научный обиход представления древних мифов. Так, известный физик-теоретик Дж. Глетшоу вкладывает глубокий физический смысл в символ Уробороса — змеи, поглощающей свой хвост. Если вдоль тела змеи «нанести» шкалу длин от самых больших величин — радиус наблюдаемой части Вселенной (1028 см) — до самых малых — планковская длина (10−33 см), то человек займет на этой шкале примерно среднее положение. «Левая часть этого рисунка будет соответствовать микромиру, правая — макромиру. Между частями рисунка существует причинная связь: атомная физика определяет свойства планет, ядерная — свойства звезд, физика сверхвысоких энергий — крупномасштабную структуру Вселенной». Важную роль в становлении космомикрофизики играют и появившиеся в последние десятилетия методологические принципы с онтологическим основанием, по своей общности выходящие за рамки любой отдельно взятой физической теории, — антропный принцип, принцип целесообразности, hcG-принцип и др. Последний являясь центральным положением физики планковских величин, связан с представлениями о специфическом виде материи — носителе физических свойств, характеризуемых мировыми константами. Изучение взаимосвязи этого вида материи («планкеонного эфира») с веществом и имением поразительным образом актуализирует содержание и логику понятий абсолютного материального первоначала, характерных для древних учений (даосизм, мифология). Дао — абсолютная пустота и источник происхождения мира. «Хотя великая пустота лишена формы, но она заполнена (мельчайшими частицами) изначального Ци…». «Великая пустота и есть существование изначального Ци…». «Ци» обозначает в даосизме материальное начало. Приписываемые ему физические свойства совпадают со специфическими (инвариантными) свойствами планкеонного эфира, которые выводятся на основе современных теоретических представлений.

Элементом нетрадиционного подхода к решению научных задач, основанногоo на hcG-принципе, является концептуальная модель дискретно-непрерывного пространства-времени с элементарной длиной и представления о движении в таком пространстве. Принципиальным отличием этой длины от всех известных претендентов на эту роль длин является лоренц-инвариантность планковской длины, что, в свою очередь, позволяет обнаружить и приписать ей свойство быть актуальным нулем. В пределе при устремлении к нулю элементарной длины новые представления сводятся к известным физическим теориям, построенным на основе континуальности пространства-времени. В то же время они удовлетворяют ряду свойств, характерных для случая чистой дискретности.

Разработка концепции потребовала введения нового математического формализма, обобщающего такие понятия, как актуальный нуль и актуальная бесконечность, причем последние получили определенный онтологический статус. Были построены теоретические конструкции, соответствующие этим понятиям, и решен ряд вопросов. В частности, постулативное введение в формализм СТО элементарной длины приводит к возможности построения непротиворечивой релятивистской механики (с замкнутым пространством импульсов постоянной кривизны), к существованию максимальных предельных значений напряженности электрического и магнитного полей в релятивистской электродинамике и т. д.

К концу XX в. мы подошли с убеждением, что «атомизм — не просто идея, не просто теория, а цельное и последовательное мировоззрение и даже мироощущение. К сожалению, данное высказывание для современного западного ученого относится скорее к атомизму с греческим «оттенком», тогда как формирующийся образ инвариантного объекта, несущего свойство элементарной длины — планкеон, максимон скорее близок к образу атома — «параману», принадлежащему древнеиндийским философским школам ньяя и вайшешика. Представителями этих школ был разработан детальный «сценарии» построения на основе параману воспринимаемых объектов, проанализированы особенности движения при существовании минимальной длины и кванта, времени. Вайшешика, в частности, утверждает, что соединение атомов — нечто иное, чем сами атомы, и диада является не просто механическим их соединением, а единством, непрерывностью, т. е. формой континуума. Их учение глубоко диалектично, — ему чужды позиции как последовательного континуализма, так и абсолютной дискретности. Согласно воззрениям школы вайшешика диалектика соединения атомов (возникновение конечного из актуального нуля) состоит в следующем: с одной стороны, все вещественные объекты наблюдаемого мира «составлены» из атомов (параману), с другой — атомы не принадлежат миру вещественных объектов (диады, триады и т. п.).