Lib.ru/Современная:
[Регистрация]
[Найти]
[Рейтинги]
[Обсуждения]
[Новинки]
[Помощь]
Суперантропный принцип
У всякого инструмента есть область применимости, и есть, соответственно, способ определить, эффективно ли в конкретном случае его применение. Наука -- это инструмент, и отдельные науки (физика, химия и все прочие) -- тоже инструменты, у них есть свои области применимости и способы оценки эффективности. Сложилась такая ситуация из-за неустойчивости механизма познания относительно объектов и методов познания -- там, где в какой-то момент удавалось продвинуться, там и шло развитие, там и совершенствовались методы. При этом, кстати, незаметно сужалось поле исследования - объекты, не подпадавшие под юрисдикцию традиционных наук, могли ускользнуть от внимания. Правда, границы между науками, даже вполне ортодоксальными, не вполне четки: например, существуют физическая химия и химическая физика, со своими институтами, журналами и прочими атрибутами. Кроме того, существуют "межпредметные исследования" или "исследования на стыке наук" - со своими очевидными сильными и слабыми сторонами.
Тем не менее, в ортодоксальной физике критерием возможности отнесения гипотезы или модели к физике является принцип фальсифицируемости, предложенный еще Карлом Поппером, причем не для физики, а для науки вообще. Принцип гласит, что для признания утверждения относящимся к сфере науки необходима фальсифицируемость, то есть возможность экспериментальной проверки и опровержения -- пусть хотя бы и не сегодня. Разные науки отвечают этому принципу в разной мере: например, психология ему вроде бы не вполне удовлетворяют. Заметим, что это не мешает нам ее уважать и ею интересоваться.
В физике ситуация тоже не вполне проста. В ходе развития сформировались некоторые принципы и методы рассуждения (назовем все это "научной логикой"), которые позволяют рассуждать какое-то время без оглядки на принцип Поппера; конечно, получив те или иные выводы, мы должны их проверить. Иногда, впрочем, во вполне ортодоксальных публикациях в серьезных изданиях допускаются некоторые послабления. По-видимому, уверенность в действии научной логики достаточно велика и обоснована; в конце концов, она-то уж сему принципу удовлетворяет, мы пользуемся ею постоянно, даже не всегда отдавая себе в этом отчет, и она нас не подводит. Но что будет делать ортодоксальный ученый, если он сунул вибриссы в область на периферии своей науки и получил результат? Это, скорее, вопрос психологии, так что нам его не решить; заметим, однако, что одно из возможных действий -- написать популярное упрощенное изложение и отдать его в наш журнал. Но пока вернемся к физике.
Вот два примера обращения физика к чуть-чуть периферии -- один почти шуточный, а другой -- ради которого и написана эта заметка. Иногда физики при построении модели некоторого явления (чаще в теории элементарных частиц или в космологии) рассматривают "вес" разных предположений и задаются вопросом -- что будет, если отказаться от предположения N 1, от предположения N 2 и так далее. Смысл такого рассмотрения очевиден -- если расширенная за счет какого-либо "отказа" теория накроет заметное количество подлежащих объяснению феноменов или предскажет нечто легко проверяемое на практике, то, может, там и надо искать разгадку? Например, в одной публикации в более чем респектабельном академическом журнале автор вполне серьезно рассмотрел шесть разных вариантов развития некоторой теории, а далее назвал седьмой, последний: "Если отказаться от лагранжева формализма и законов сохранения, то может быть что угодно".
Второй пример -- так называемый "антропный принцип". На эту тему есть литература, рассматриваются разные его варианты и модификации, но суть дела проста. Достаточно сложная Вселенная (с атомами, планетами, звездами, сложными структурами, возможностью жизни) может существовать не при всех значениях универсальных констант (например, массы электрона и размерности пространства). Есть красивая формулировка "мы наблюдаем такую Вселенную, потому что другую было бы некому наблюдать". Вопрос -- это случайность или закономерность, определен ли чем-либо набор констант и если да, то чем? Один из возможных ответов -- набор частично случаен, другой ответ -- он закономерен. Подлежат ли эти ответы проверке на "поппере"? Если Вселенная вмещает в себя области "с разной физикой", как пишут некоторые совсем уж фантасты, то, в принципе, да, можно эту разную физику (но лишь частично разную) наблюдать. Если же Вселенная "однородна по физике", и набор констант генерится при Большом взрыве (есть и такая гипотеза), то, увы, нет. Поэтому если совсем строго придерживаться принципа фальсифицируемости, то это получается уже не физика. Между тем, физики на эту тему иногда рассуждают - видимо, верят в логику.
В основе здания физики лежат не только значения констант. Не меньшей фундаментальностью обладают законы сохранения (на это, кстати, обращено внимание автором первого примера). Попробуем расширить применение антропного принципа, зададим вопрос -- не связан ли он с законами сохранения? Можно показать, что связан, точнее -- что антропный принцип запрещает систематическое, глобальное и достаточно серьезное нарушение законов сохранения. Систематическое -- то есть все время в одну сторону, а не сегодня в одну сторону, а завтра в другую и все компенсировалось. Глобальное -- то есть во всей Вселенной, а не здесь в одну сторону, а завтра в другую.
Причем серьезность, систематичность и глобальность могут быть оценены численно -- допустимые отклонения от законов сохранения не должны приводить к серьезным нарушениям за время существования Вселенной, то есть время между Большими взрывами. Рассмотрим основные законы сохранения последовательно.
Закон сохранения энергии: его нарушение "в минус" означает "тепловую смерть Вселенной", прекращение всех процессов, его нарушение "в плюс" -- превращение всего сначала в газ, потом в плазму и так далее. Закон сохранения импульса и момента импульса: их нарушение "в минус" -- прекращение движения, то есть всех процессов, "в плюс" -- разлет, разрушение всех систем, в том числе центробежными силами. Закон сохранения заряда -- оба нарушения влекут разрушение атомов (через закон Кулона, естественно). Закон сохранения барионного числа -- нарушение "в плюс" влечет разрушение планетных систем и галактик (через закон всемирного тяготения), "в минус" -- исчезновение материи.
В некоторых случаях проблема может быть решена комбинированным нарушением, например, нарушение закона сохранения энергии, импульса и момента импульса "в плюс" выглядит не столь трагично, если одновременно нарушается "в плюс" и закон сохранения барионного числа. Однако такому выходу препятствует "научная логика" -- физик скажет, что это решение ad hoc, притянутое за уши. Поэтому можно осторожно и предположительно заключить, что возможно расширение антропного принципа. Предлагаемое название для этого расширения указано выше.
Связаться с программистом сайта.
