Ответа на все три вопроса до сих пор нет.
Наконец, отметим еще одно «геометрическое» направление в гравитации – квантовую геометродинамику (Дж. Уилер, Б. С. де Витт, А. Виленкин, С. Хокинг, Г. Гиббонс). Здесь рассматривается (бесконечное) многообразие изменяющихся 3-мерных геометрий, называемое суперпространством (не путать с таковым в теории суперсимметрии – см. Лекцию 3). Уравнением движения теории оказывается аналог уравнения Шредингера – уравнение де Витта–Уилера для волновой функции состояния суперпространства и полей, определенных в нем. При вторичном квантовании этот формализм приводит к представлению о существовании множественности Универсумов и квантовая амплитуда вероятности описывает их как квантовые объекты, движущиеся в суперпространстве. Квантовые флуктуации метрики на планковских масштабах 
10-33см приводят к изменению топологии поверхностей в суперпространстве и возникновению топологических переходов в другие реально существующие Универсумы, не связанные (топологически) с нашим и, следовательно, принципиально ненаблюдаемых (см. антропный принцип).
Квантовая геометродинамика сталкивается, прежде всего, с принципиальной трудностью вероятностной интерпретации волновой функции уравнения де Витта–Уилера.
ЛЕКЦИЯ 7
Необходимость и случайность в современной физике
От будущего веет незаметно ветер.
Ф. Ницше
7.1 Концепция детерминизма и ее роль в физическом познании
Онтология физической реальности суть диалектика необходимого и случайного, возможного и действительного. Необходимое есть то, что в данных условиях может быть и не может не быть, чье бытие имеет свое основание в себе самом. Случайное есть то, что в данных условиях может быть и может не быть, чье бытие или небытие имеет свое основание не в себе самом, а в другом. Всякое нечто (как реальное) имеет свое основание в себе самом и одновременно в другом, оно не является либо необходимым, либо случайным, но тем и другим одновременно. Оно становится. «Действительность есть ставшее непосредственным единство сущности и существования, внутреннего и внешнего» (Г. В.Ф. Гегель). Таким образом, познание процессов в их действительности (становлении) есть познание единства их сущности и существования. Действительность процесса соединяет в себе и опосредование его сущности, и непосредственность его бытия. Возможность есть момент действительности, ее внутреннее.
Детерминизм (determinare–определять) – философская концепция как представление о всеобщей закономерной связи, причинной обусловленности всех явлений Универсума. Абсолютизация форм причинности, описываемых строго динамическими законами классической механики приводит к отождествлению причинности с необходимостью и отрицанию объективного характера случайности (так называемый лапласовский детерминизм). Напротив, отрицание всеобщности причинности и абсолютизация случайности, стохастичности, неопределенности – индетерминизм – приводит, в частности, к волюнтаризму. (Воля – первооснова сущего. А. Шопенгауэр.)
Современная физика, признавая объективный и всеобщий характер причинности, в отличие от лапласовского детерминизма, не отождествляет ее с необходимостью и не сводит ее проявления лишь только к динамическим типам законов. Обнаруживается, что динамическая и статистическая закономерности – взаимодополняющие, переплетающиеся формы проявления закономерной связи между предшествующими и последующими состояниями исследуемых систем (как классических, так и квантовых).
Динамическая закономерность – форма причинной связи, форма связи состояний, при которой данное состояние системы однозначно определяет все
ее последующие состояния. В этом случае знание начальных условий (например, условий Коши при решении обыкновенного дифференциального уравнения, описывающего малочастичную динамическую систему) приводит к точному предсказанию дальнейшей динамики системы. Статистическая закономерность – форма причинной связи, при которой данное состояние системы определяет все ее последующие состояния неоднозначно, а лишь с определенной вероятностью.
Вероятность оказывается объективной мерой возможности реализации заложенных в прошлом тенденций (потенциальных возможностей) изменения. Статистическая и динамическая закономерности принципиально несводимы друг к другу, что обусловлено, прежде всего, незамкнутостью исследуемых систем и возникновением в процессе их развития (становления) возможностей и тенденций качественно новых состояний.
Так, в квантовой механике вероятность как мера возможности входит в основные законы – возможность органически связана с действительностью, а вероятность не может не быть объективной. Волновая функция исследуемой квантовой системы определяет вероятности (квадрат модуля волновой функции), но при этом удовлетворяет динамическому уравнению Шредингера. Таким образом, в квантовой механике внутренне необходимо, неразрывно связаны, нераздельно сочетаются вероятностная (статистическая) и динамическая (уравнение Шредингера) закономерности микромира. Будучи статистической теорией, квантовая механика, описывая силовые воздействия на квантовый объект, представляет собой и причинную теорию, поскольку воздействие (причина) необходимо порождает соответствующие изменения (следствия) в дальнейшем движении (эволюции) квантового объекта.
Итак, необходимость и случайность выступают в развитии всех (микро-, макро - и мега-) уровней Универсума на равных основаниях. В самом деле, достаточно заметить, что с позиций современной квантовой космологии само квантовое рождение Универсума (с последующим в Нем появлением Нас) было случайностью – спонтанным возбуждением Физического Вакуума, но уже сразу становящейся необходимостью. Этот философский и физический результат познания физической реальности может быть интерпретирован как факт становления концепции «нового детерминизма», снимающего такие свои предыдущие формы, как лапласовский детерминизм.
В заключение этого раздела несколько слов о «новом детерминизме» с точки зрения концепции самоорганизации – синергетики (см. Лекцию 9).
В становящейся синергетической картине мира раскрывается сложная природа нового. С одной стороны, оно непредсказуемо, неожиданно, невыводимо из наличного, ибо прохождение через точки бифуркации делает эволюционный процесс необратимым. С другой стороны, новое отражено, потенциально дано в настоящем. Оно есть «воспоминание» уже виденного, преддетерминация эволюционного процесса, совпадение результата со скрытой установкой. Завтра есть причина сегодня. «Время, как временность, «временится» из будущего» (М. Хайдеггер). Возникает представление о сущности системы, о высшем смысле ее бытия через цель ее саморазвития –
переход к структуре-аттрактору. Спектр структур-аттракторов открытых нелинейных систем предопределен внутренними параметрами систем. Эта предопределенность создает иллюзию строгого детерминизма. В самом деле, не любой путь эволюции возможен. Однако одновременно будущее открыто – какая именно структура из спектра возможных возникнет сейчас, в момент данной неустойчивости, определяется случайностью, флуктуациями, хаосом на микроуровне. Целей много (спектр), но нет однозначной предопределенности.
В сущности, сказанное выше – не более чем конкретизация диалектической логики Г. В.Ф. Гегеля: «Абсолютное развертывает само себя как необходимость; это развертывание самого себя есть его полагание самого себя, и оно есть лишь это самополагание. Быть положенным чем-то иным и собственное становление – это одно и то же. Новая действительность возникает лишь из своего в себе бытия, из отрицания самой себя. Тем самым она в то же время непосредственно определена как возможность, как то, что опосредовано своим отрицанием».
7.2 Вероятностный характер закономерностей микромира
Квантовая физика микромира вводит новый тип физической реальности (виртуальные состояния, виртуальные частицы, кварки, глюоны, квантовые корреляции), не имеющий аналога в классической физике – потенциальные возможности квантовых объектов, которые актуализируются во взаимодействиях. Категория «потенциально возможного» становится одной из фундаментальных категорий онтологии квантовой физики, характеризующей специфику физической реальности объектов микромира. При этом квантовые объекты обнаруживают свои физические свойства лишь в определенных (а не во всех) измерительных ситуациях. Поведение потенциальных возможностей и их актуализация определяются квантово-теоретическими законами и проекционными измерительными процедурами. Таким образом, физическая реальность квантовой теории включает в себя момент активной человеческой деятельности, когда с помощью макроприбора проектируется реальность микромира на макромир – в сферу непосредственно познавательной деятельности макроскопического существа (Н. Бор, В. Гейзенберг, В. Паули, Дж. фон Нейман, М. Марков, А. Фок, Д. Блохинцев).
На теоретическом уровне категория «потенциально возможного» воспроизводится через понятие волновой функции состояния и виртуальной частицы, а количественно выражается при помощи понятия вероятности (как меры возможности) и статистического алгоритма.
Необходимо различать при этом субъективную и объективную интерпретации статистики, случайности и вероятности. В первом (субъективном) случае вероятностные построения характеризуют скорее степень нашего незнания или сознательного отвлечения от использования однозначной и полной информации. Во втором (объективном) случае вероятностные построения выступают как меры объективной случайности или потенциальной возможности. В случае квантовой теории квантовая вероятность – фундаментальный атрибут физической реальности, не имеющий отношения к незнанию тех или иных деталей (так называемых «скрытых
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 |
Основные порталы (построено редакторами)