Коллектив авторов - Современная космология: философские горизонты
Нет никакой возможности доказать, что новая методология в каком-то смысле более правильная или менее правильная, чем традиционная. В конечном счете обоснованность выбора может определяться только субъективно понятой продуктивностью того или иного решения[171]. Фактически, новая методология или какой-то ее вариант принимается большинством исследователей, работающих в упомянутых выше областях. Однако выбор новой научной методологии рефлексируется очень слабо, остается неявным, и это порождает немало недоразумений, вплоть до того, что, например, космологи объявляются шарлатанами, Мультиверс — «научным мифом» и т. д.
Очень интересной публикацией, отражающей явное понимание ограниченности стандартной научной методологии применительно к космологии и квантовой гравитации, но при этом настаивающей на необходимости оставаться в рамках традиционной методологии, является недавно вышедшая статья известного специалиста в области космологии, квантовой гравитации и теории струн Ли Смолина[172].
Статья довольно многоплановая, не совсем проста для понимания, и я не берусь представить здесь все многообразие ее аргументации. Скорее, постараюсь дать свое понимание тех ее аспектов, которые относятся к обсуждавшимся выше вопросам.
Лейтмотивом статьи является мысль, что представления о Мультиверсе и о квантовом состоянии нашей собственной Вселенной физически бессмысленны. Первое бессмысленно по причине ненаблюдаемости Мультиверса, второе — по причине операциональной нереализуемости понятия квантовой вероятности в приложении к единственному экземпляру один раз эволюционирующей Вселенной, который только и доступен нашему наблюдению. Как мы видели, эти утверждения абсолютно верны в рамках традиционной методологии физики, основанной на принципах наблюдаемости и воспроизводимости. Собственно, мы и начали анализ с этих положений, так что здесь нечего возразить. Ли Смолин, сознательно и жестко придерживаясь стандартной методологии, доводит анализ до логического завершения.
В качестве одного из основных принципов космологии он предлагает следующее утверждение: «Существует только одна Вселенная. Не существует других вселенных, и не существует также ничего, что могло бы быть изоморфно им» (возвращаясь, тем самым, к традиционному пониманию объекта космологии). Это очень жесткое утверждение является вполне логичным и даже красивым следствием принципа наблюдаемости по той простой причине, что ни другие вселенные, ни объекты, изоморфные другим вселенным или Мультиверсу не могут иметь атрибута существования в рамках точного принципа наблюдаемости. Все, что наблюдаемо, по определению входит в нашу Вселенную, что ненаблюдаемо — просто не существует.
Хотелось бы отметить, что последствия столь жесткой декларации более чем значимы (сам Ли Смолин по этому поводу ничего не пишет). Поскольку инфляционная космология определенно содержит в себе объекты, изоморфные другим вселенным, а именно — всю концепцию Мультиверса, то она не имеет права на существование, то есть не может рассматриваться как жизнеспособная теория. Вместе с ней исчезают предложенные ей решения загадок фридмановской космологии (плоскостность, проблема горизонта и др.), предсказание анизотропии микроволнового фона и возмущений материи, из которых сформировались протогалактики, а также вся богатая идеями наука, которую породила концепция инфляции. Подчеркнем, что этот выглядит совершенно логичным, и, принимая точный принцип наблюдаемости, против этого нельзя возразить ни единого слова. Только вот вряд ли такой подход можно назвать продуктивным.
По моему глубокому убеждению, основным назначением науки является понимание природы — по крайней мере именно этот мотив движет исследователем. Наука, конечно, имеет и прикладное значение, и, чисто логически, может рассматриваться как способ предсказывать поведение систем по начальным данным, но не это главное, а главное — понимание. Трудно возражать против того, что инфляционная космология дала колоссальный объем и глубину нового понимания природы, и вот теперь все это понимание нужно объявить неприемлемым. С логической точки зрения такое положение дел совершенно нормально в рамках традиционной методологии, но психологически его принять трудно. И дело здесь, видимо, в том, что надо просто признать, что инфляционная космология оказалась за рамками традиционной методологии. Методология должна быть другой, а не инфляционная космология.
Ли Смолин идет еще дальше. Он справедливо отмечает следующие два обстоятельства. Во-первых, начальные условия Вселенной, которые привели в Большому взрыву, принципиально не полностью доступны нашему наблюдению (в частности, из-за горизонта событий), и, кроме того, мы не имеем возможности исследовать различные начальные условия, так как мы имеем одну-единственную эволюцию Вселенной. Во-вторых, по причине единственности доступного нам примера эволюции Вселенной, лишено операционального смысла понятие конфигурационного пространства Вселенной — то есть множества всех возможных ее состояний. Отсюда Смолин делает вывод, что обычная интерпретация физической теории (которую он называет ньютоновской), когда задается начальное состояние системы и вычисляется траектория системы в конфигурационном пространстве, для космологии не имеет смысла (поскольку не имеет смысла ни один из ее ингредиентов). Иначе говоря, не имеет смысла представлять себе динамику Вселенной как системы, которая потенциально может начинаться с различных начальных состояний и давать различную эволюцию в конфигурационном пространстве. Фундаментальные законы физики вместе с начальным состоянием Вселенной должны составлять единое целое, или, по-другому, начальное состояние имеет тот же статус, что и фундаментальные законы, оно столь же фундаментально. Разделять научное описание Вселенной на начальное состояние и эволюцию в конфигурационном пространстве неверно. Начальное состояние и эволюция должны представляться как единый теоретический объект. Это порождает новую ситуацию, когда не только ответы инфляционной космологии на вопросы о причине возникновения весьма специального начального состояния нашей Вселенной (плоскостность, возмущения плотности…) нельзя считать адекватными по причине неадекватности самой инфляционной космологии, но и сам вопрос о том, почему мы имеем такое начальное состояние, лишен смысла. Нам просто запрещено спрашивать, почему начальное состояние такое, какое оно есть, так как это фундаментальный и несводимый ни к чему факт. И опять, надо отметить, что в традиционной методологии наблюдаемости и воспроизводимости эти выводы вполне логичны.
Однако, мы уже имеем много убедительных ответов на разные «почему?» относительно структуры начального состояния Вселенной. Чисто логически, в традиционной методологии физики надо признать, что все эти ответы лишены смысла, так как бессмыслен сам вопрос (не говоря уже о способе ответа на него с использованием инфляционной космологии). Представляется, что это не особенно продуктивная позиция, и выход состоит в том, чтобы сознательно перейти к нетрадиционной методологии. Надо отметить, что сам Ли Смолин не приводит конкретных указаний, как конкретно должна строиться космология в такой жесткой классической методологии. Ссылок на конкретные модели у него нет.
С вопросом о единственности Вселенной и отсутствием у нее квантового состояния Ли Смолин связывает вопрос о фундаментальности понятия времени. Рассматриваемые им связи довольно многочисленны, и я их не буду анализировать детально, но суть аргументации сводится к следующему.
В современной физике есть по крайней мере два источника, из которых произрастает идея, что время не является фундаментальным понятием, но возникает лишь некоторым эффективным образом в нашем макроскопическом восприятии мира. Одним источником этой идеи стали уже самые ранние модели квантовой космологии и гравитации. Современные модели сохраняют это свойство. Квантовокосмологические модели определяют волновую функцию Вселенной, которая не содержит времени — она вневремен-ная. Соответствующее уравнение (уравнение Уилера-ДеВитта) тоже не содержит времени, и определяет некоторый статический объект — вневременную Вселенную. Общая причина этого проста. Она состоит в том, что эволюцию Вселенной нельзя параметризовать каким-то внешним по отношению к ней временем, так как время измеряется часами, а вне Вселенной нельзя поместить часы. Принимается, что все, что существует, по определению находится внутри Вселенной, и не может находиться вне ее. Фактически наблюдаемая внутри такой Вселенной эволюция является эффективным понятием для наблюдателей, находящихся внутри Вселенной, и представляется в терминах корреляции некоторых наблюдаемых величин. Если одну из таких величин назвать часами, то возникает эффективная эволюция подсистем Вселенной, в которой время можно рассматривать как параметр.