Евстратов С.А.

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ

 

      В настоящее время все еще затруднительно, оставаясь в рамках семантических определений,  дать исчерпывающий и точный ответ на вопрос «что такое физика?». Согласно классификации, предложенной Ю.И. Кулаковым /1/, можно условно выделить 18 «квазиавтономных» ее разделов, каждый из которых образует некоторую конкретную физическую теорию со своими основными понятиями, уравнениями, моделями и методами:  1) механика;  2) термодинамика;3) теория упругости;  4) гидродинамика; 5) теория относительности;  6) теория электромагнитного поля;  7) электродинамика сплошных сред;   8) теория гравитационного поля;       9) статистическая физика;  10) физическая кинетика;11) квантовая механика; 12) квантовая электродинамика; 13) теория элементарных частиц; 14) теория плазмы; 15) теория конденсированных систем; 16) теория твердого тела;17) теория ядра; 18) астрофизика. Конечно же, возможны и иные классификационные подходы и системы , разработка которых может быть предметом специальных целевых исследований.

           Ю.И. Кулаков отмечает /1/, что «вообще говоря, можно выделить 2 характерных пути развития теоретической физики:

-«вавилонский», когда главное внимание обращается на установление большого числа конкретных фактов, соотношений, частных закономерностей и многочисленных связей между ними, на виртуозное владение простейшими полуинтуитивными понятиями и методами решения конкретных уравнений;

- «греческий», когда в качестве основного инструмента исследования выбирается аксиоматический метод и главное внимание обращается на установление глубинных связей между фундаментальными понятиями, сформулированными на абстрактном и логически непротиворечивом языке».

 

* кенотипы (от греч. кainos-новый и  typos-образ) -  отпечаток – “новообраз”, обобщенно-образная система мыследеятельности, не имеющая прецедентов в коллективном бессознательном и по своему символическому значению относимая к будущему (новому). Введен М.Н.  Эпштейном. ** Идея проведения Конгресса в Крыму весной 2006 г была  поддержана  философским факультетом СПбГУ. *** В качестве базовых тем можно было бы выбрать, например, 30 проблем, сформулированных (в журнале «Наука и жизнь»,№11,1999 г)  академиком В.Л. Гинзбургом (см.Приложение)

        И тот, и другой для физики нужны, важны и полезны,  однако,  уже тот «вызов эпохи», о котором говорится в декларации ООН по поводу объявления 2005 г  Всемирным Годом Физики /2/, свидетельствует  если не о кризисе в этой важнейшей из наук, то, по крайней мере, о необходимости синтеза новых парадигм.

         Современная физика испытывает трудности, как минимум, двоякого рода.

Во-первых, те, которые возникают в теории элементарных частиц

Во-вторых, те, которые обусловлены отсутствием единой самосогласованной картины мира.

Слабыми местами традиционного построения физики являются:

-интуитивный характер исходных физических понятий;

-поверхностный, чисто внешний характер исходных аксиом, основанных на интуиции и наглядных моделях;

- весьма громоздкий (и, возможно, не всегда адекватный) математический аппарат.

          Все эти обстоятельства (наряду со многими другими) должны побудить физическое сообщество вернуться (имея за плечами опыт бурного развития физики в ХХ веке) к серьезному обсуждению путей решения 6-й проблемы Д.Гильберта, объявленной им  еще в 1900 г (!) на Втором Международном математическом конгрессе в Париже – проблеме аксиоматизации теоретической физики.

           Перспективная программа решения 6-й проблемы Гильберта была предложена во второй половине прошлого века творческой группой Ю.И. Кулакова – разработка последовательной теории физических структур, которая позволила бы (по мнению ее авторов /1/):

-установить факт существования первичных, фундаментальных законов – физических структур, лежащих  в основании физики;

- понять наличие основных физических величин как результат существования своеобразных феноменологических инвариантов;

- установить внутреннюю необходимость и высокую степень однозначности существующих физических теорий;

- унифицировать и объединить в единое целое до сих пор разрозненные и оторванные друг от друга разделы физики;

- создать «генеральный план физики», на котором каждому разделу теоретической физики было бы отведено свое, вполне определенное место.

           Не менее актуальны и интересны предложения И.А. Акчурина /1/ о развитии направления «топологической физики», в рамках которого с самых общих общих гносеологических, онтологических, метафизических позиций может быть тщательно исследован весь вышеупомянутый проблемный комплекс.

           Уточнение роли хроногеометрических и топологических структур в процессе позна­ния является одной из наиважнейших задач неопарадигмального конструирования, осо­бенно, в связи с необходимостью преодоления картезианских макроэталонов экзистенциальности и выработки эвристических методов прогнозирования проявлений нетривиаль­ных форм взамодействия объектов (субъектов) мира ( в том числе физических взаимо­действий). Своеобразную "санкцию" на использование методологических достижений современной физики в гносеологических исследованиях дает известный в практике принцип "психо - физического параллелизма", согласно которому психические процессы скоррелированы с физическими процессами более фундаментально, чем это предполага­ется в стандартном каузально - детерминистском подходе картезианской парадигмы. Более того, основная проблема геометрии - проблема выяснения близости, различий и взаимосвязей элементов тех или иных множеств - по сути своей неотличима от главной задачи гносеологии, особенно, в части выявления онтологического статуса тех или иных процессов относительно антропоморфного Наблюдателя.

            Практически только в середине XX века, благодаря развитию теоретической физики, была, частично, преодолена евклидова доминанта в восприятии и интерпретации явле­ний и связей в мире физических объектов. Основанная А. Эйнштейном традиция исполь­зования римановых пространств с ненулевым тензором кривизны логично привела к развитию нового, торсионного, направления в физике взаимодействий, учитывающего эффекты, обусловленные наличием геометрического кручения пространства - времени . Следует ожидать, что дальнейшие достижения этой и других отраслей есте­ствознания будут сопряжены с искусством применения нетривиальных топологических конструктов и соответствующих методологий, а также с дальнейшим развитием теории физических структур.

          Вместе с тем, необходимо заметить, что процесс формирования эвристических про­грамм собственно геометрофизики должен происходить на фоне существенной модифи­кации категориального каркаса гносеологии, а именно: введение новых, самодостаточ­ных, философских категорий, таких как, "сосуществование",   "согласованность", "квазиобъект"/3/  и, возможно, некоторых других. К этому шагу побуждает еще и необхо­димость преодоления экзистенциального априоризма, столь характерного для всей рационалистической традиции. Дальнейшая разработка концепции экзистенциальных процессов, предложенной нашей лабораторией /4/, также  должна помочь в формализации вышеупомянутых конструкций.

          Соответствующая исследовательская программа может содержать (по крайней мере, на своем первом этапе) разработку следующих гипотез :

- Сосуществование объектов Мира является не только условием организации их взаимодействий, но также актом и источником специфического фунда­ментального взаимодействия, неоднозначно входящего в иерархию из­вестных видов (физических) сил в Природе. Не исключена вероятность того, что именно этот коэкзистенциальный тип фундаментальных взаимодей­ствий отвественен за генерацию сопутствующих геометрофизических про­странств, их метрику и связность.

- Введение в теорию таких нечетких конструкций как "квазиобъект" позволяет преодолеть макроэталонный идеал элементарного объекта геометрии (точка - как предел "стягивания" конечной евклидовой (твердотельной) об­ласти)   и перейти к нетривиальным элементам нечеткой онтологии (например, спинторсионно - подобным "вихрям"), а, тем самым и к обобщенным (квазиримановым) геометрическим и топологическим структурам.

      Время наиболее загадочная философская категория, трактуемая классическим диалектическим материализмом как одна из форм (наряду с пространством) существования материи. Конечно же, следует признать, что эвристический потенциал такого определения весьма невысок, поэтому возникает естественная потребность в экспликации этого понятия с метафизических, натурфилософских позиций. Рассмотрим кратко ряд гипотез, возникновение которых весьма вероятно в рамках развития так называемого субстанционального подхода. Время рассматривается как некая специфическая сплошная среда, обладающая (в субстанциональном смысле) очень низкой плотностью. (Натурфилософский аналог -«воздух» эпохи, предшествующей молекулярно-кинетической теории). С «временем-субстанцией» обычно связывается своеобразная «гидродинамическая» модель темпоральной среды, в которой «время течет, подобно водам реки, в выделенном направлении, вдоль некоего русла только вперед, не поворачивая вспять». Субстанциональное время метризуется евклидовым стандартным путем; метрика выбирается, исходя из событийных различий: от события 1 до события 2. Дисперсные свойства темпоральной среды, как правило, не выявляются (а оригинальная гипотеза Н.А. Козырева требует дальнейшей углубленной разработки). В то же время, необходимо отметить, что индивидуальный психофизиологический опыт дает возможность фиксировать ощущения смены ритмов «темпорального истечения» на уровне восприятия (эмпиризм ожиданий, старения, смены темпов движения, событийная плотность ...). Антропоморфный эмпиризм не дает отчетливых возможностей и критериев выделения существенно объектных свойств времени; следует предположить, что время имеет «квазиобъектную природу»  и релятивно сопутствует субъекту (Наблюдателю). В рамках субстанциональной гипотезы следовало бы предположить также, что темпоральная среда должна давать какой-то отклик на «внешнее» воздействие. Вид этого отклика - должен быть весьма специфичен, хотя бы из-за того, что «плотность» темпоральной среды, priory - очень мала. Таким образом, эвристически значимыми могут быть следующие направления разработки субстанциональной гипотезы:

·       Топологические (в том числе размерностные) особенности «темпоральной среды»;

·       Дисперсные свойства «темпоральной среды», функции отклика на внешние воздействия.

В рамках «гидродинамической модели» темпоральной среды радикальное предположение о том, что ее размерность может быть больше 1, а топология может быть неодносвязной («воронки») приведет к ситуации, позволяющей (в технологии детерминизма) описать и обосновать разного рода флуктуационные и бифуркационные эффекты. Активность Наблюдателя должна вызывать соответствующий отклик «темпоральной среды», возможно, в формах «тонкой подстройки» (как это предполагает антропный принцип).

Прогрессивная   и,   несомненно,   эвристически   мощная   концепция (формализованного) пространства-времени, развитая последователями А. Эйнштейна, заложила, по сути, базис для дальнейшей эволюции темпоральных представлений натурфилософского  (метафизического)  уровня,  санкционировав  возможность преодоления тривиальной трактовки хронологии, изоморфной топологии евклидовой прямой.

Если предположить (в рамках «гидродинамической модели»), что размерность темпоральной среды больше 1 и, одновременно, принять, что ориентация одного из ортов, связанного со средой «пространства», совпадает с ориентацией «стрелы Эддингтона», вдоль которой происходит «истечение темпоральной среды» (а именно это «истечение» отмечается психофизиологией антропоморфного Наблюдателя), то фиксация всех эффектов возмущений среды в «поперечньго), ортогональных «стреле» направлениях, становится актуальной исследовательской задачей (близкой, по духу, задаче поиска «эфирного ветра»). Наличие эффектов «поперечности» может приводить, естественно, к казуальным аномалиям, флуктуациям, определять бифуркационные механизмы и так далее. В силу известных свойств антропоморфного Наблюдателя , ряд возможных направлений развития его перцептуально-когнитивных технологий остается в латентных фазах нереализованного субъектного потенциала и, возможно, требует специфической стимуляции. Здесь уместно отметить одну странную особенность антропоморфного аналитика -хрональные трансляции он, чаще всего, трактует по схеме «вперед-назад», «прошлое-будущее». Ортогональные трансляции антропоморфный аналитик, как правило, даже не стремится интерпретировать. Требование эвристичности настоятельно вынуждают предположить,  что  в  качестве  первичной  (примитивной)  характеристики «поперечных» темпоральных процессов можно попытаться использовать степень интенсивности переживаемых событий в единицу лабораторного времени. В этой связи любопытно отметить, что концепция собственного времени, развитая в СТО и ОТО, осталась невостребованной в полной мере на натурфилософском (и метафизическом) уровне. Весьма продуктивной представляется  гипотеза петербургского исследователя  А.Г. Сыромятникова о связи «евклидового разворота»  пространства-времени с термодинамическими параметрами, согласно которой энерго-энтропийный баланс открыто-замкнутой системы непосредственно зависит от характеристик «поперечного» времени.

            Нашей лабораторией разработан ряд программ (см. Приложение) , реализация которых, позволила бы, на наш взгляд, сделать новые шаги в направлениях поиска путей осуществления неопарадигмального синтеза не только в области собственно физики, но и в области корректного формализованного аксиоматического описания социальных процессов (своего рода  «проблема Гильберта № 6а»), необходимость которого в настоящее время становится одной из приоритетных задач всего научного сообщества, а успехи физики внушают определенный оптимизм относительно возможности решения даже этой невероятно сложной задачи.

Литература:

1.                 Сб. «Физическая теория», под ред. И.А. Акчурина, М, «Наука»,1980 г

2.                 «Машиностроитель», журнал, №4,2005 г, М

3.                 «Проективный философский словарь», под ред. Г.Л.Тульчинского, СПб, «Алетейя»,2003 г

4.                 Сб.научных работ сотрудников УВКИ «Лицей искусств», том 1, г. Керчь, 1998 г