Пошук остаточних законів природи
Цей сайт присвячений великій інтелектуальній пригоді - пошуку остаточних законів природи. Мрія про остаточну теорію багато в чому надихає роботи в області фізики високих енергій. Хоча ми й не знаємо, як можуть виглядати остаточні закони або скільки років пройде, перш ніж вони будуть відкриті, все-таки ми думаємо, що вже в сучасних теоріях уловлюються проблиски контурів остаточної теорії.
Сама ідея остаточної теорії суперечлива і є в наші дні предметом інтенсивних суперечок. Це протиріччя вже досягло комітетських кабінетів конгресу США: фізика високих енергій стає усе більше дорогою наукою й обіг учених за суспільною підтримкою частково обґрунтовується історичною місією відкриття остаточних законів
Із самого початку в наміри входив виклад тих питань, які виникають у зв'язку із самою ідеєю остаточної теорії як частини інтелектуальної історії нашого часу, розраховане на людей без спеціальної підготовки по фізиці й вищій математиці. Мова йде про ключові ідеї, що лежать в основі сучасних фундаментальних досліджень по фізиці. Але це не підручник по фізиці, і Ви не зустрінете окремих глав, повністю присвячених часткам, взаємодіям, симетріям і струнам. Навпроти, тут уплетені поняття сучасної фізики в обговорення того, що таке остаточна теорія і як ми збираємося неї шукатися
Остаточна теорія
Те ж твердження вірно й в інших областях фізики, наприклад у зв'язані між собою явищах хаосу й
турбулентності. Фізики, що працюють над цими проблемами, виявили, що знову й знову, у самих різних ситуаціях,
повторюються ті самі типи поводження системи; наприклад, уважається, що в турбулентному потоці рідини будь-якого сорту
розподіл енергії по окремих завихреннях різного розміру універсально, чи йде мова про турбулентність приливної
хвилі на гавайському пляжі або про турбулентність, що виникла в міжзоряному газі в результаті прольоту зірки. Однак не всі
потоки рідини турбулентны, і навіть якщо турбулентність виникла, вона не завжди проявляє ці «універсальні»
властивості. Які б не були математичні міркування, що приводять до висновку про універсальні властивості
турбулентності, нам однаково слід пояснити, чому ці міркування застосовні до будь-якого конкретного
турбулентному потоку а це питання неминуче вимагає відповіді, що включає як випадковості (швидкість приливної хвилі
або форма труби, по якій тече рідина), так і універсальні закономірності (властивості води й закони руху
рідини), які у свою чергу повинні бути пояснені за допомогою більше глибоких законів.
Аналогічні міркування застосовні й до біології. У цьому випадку більша частина того, що ми спостерігаємо, залежить від
історичних випадків, але є трохи приблизно універсальних закономірностей, начебто правила біології
популяцій, що затверджує, що особини чоловічого й жіночого роду мають тенденцію народжуватися в рівних кількостях. (В
1930 р. генетик Рональд Фишер пояснив, що якщо тільки в співтоваристві виникає тенденція робити, скажемо, більше
чоловічих, чим жіночих особин, те кожний ген, відповідальний за те, що особина частіше народжує самок, а не самців, починає
поширюватися по всій популяції, тому що несучий цей ген жіночі нащадки зустрічають менше конкуренції при
пошуках пари.) Подібні правила застосовні до широкого кола популяцій. Можна думати, що вони вірні навіть для життя
на інших планетах, якщо тільки вона відтворюється статевим шляхом. Аргументи, що приводять до цих правил, одні й ті
же, чи йде мова про людей, птахів або інопланетян. Однак міркування завжди спочивають на певних
припущеннях про розглянуті організми, і якщо ми задамося питанням, чому ці припущення варто вважати
правильними, ми повинні будемо шукати відповідь частково в історичних випадках, а частково в універсальних
закономірностях, начебто структури ДНК (або того, що неї заміняє на інших плані-
38
тах), що у свою чергу знаходить пояснення у фізику й хімії, а отже в стандартній моделі елементарних
часток.
У цьому місці мої міркування можуть здатися трохи мрячними, тому що в реальній роботі в області
термодинаміки, динаміки рідин або біології популяцій учені використовують мови, специфічні для кожної
конкретної області досліджень, і говорять про ентропію, вихри або стратегію репродукції, а не про елементарний
частках. Це відбувається не тільки тому, що ми реально не можемо використовувати наші вихідні принципи для розрахунку
складних явищ; це є ще й відбиття того, якого типу питання ми хочемо задати про ці явища. Навіть якби в
ми був дивовижних розмірів комп'ютер, що міг би простежити історію кожної елементарної частки в приливної
хвилі або в тілі плодової мушки, всі гори комп'ютерних видач навряд чи придалися б тому, хто хотів усього лише
довідатися, є чи завихрення в потоці води або чи жива мушка.
Немає причин припускати, що зближення наукових пояснень повинне приводити до зближення наукових методів.
Термодинаміка, хаос і біологія популяцій будуть кожна використовувати свою власну мову й розвиватися по своїм
власним правилам, що б ми не довідалися про елементарні частки. Як говорить хімік Роальд Хоффман, «більша
частина корисних хімічних подань... неточна. Але якщо звести їх до фізики, вони взагалі зникають» 27. Атакуючи тих, хто
намагається звести хімію до фізики, Ганс Примас перераховує ряд корисних понять хімії, для яких велика небезпека
зникнути при такій редукції: валентність, структура зв'язків, локалізовані орбитали, ароматичность, кислотність, колір,
запах, розчинність у воді!28. Я не бачу причин, чому хіміки повинні перестати вживати ці поняття, якщо вони
знаходять їх корисними або цікавими. Але той факт, що вони продовжують це робити, не повинен викликати сумнівів в
іншому факті, що всі ці поняття хімії мають той зміст, що у них вкладається, завдяки лежачої в їхній основі
законам квантової механіки електронів, протонів і нейтронів. Як підкреслював Лайнус Полинг, «немає жодного розділу
хімії, що не залежав би у своїх фундаментальних основах від квантових принципів»29.
Із всіх розділів знання, які ми намагаємося зв'язати із принципами фізики за допомогою стрілок пояснень,
найбільші труднощі викликає проблема свідомості. Ми адже відразу осягаємо наші власні думки, без усякого
втручання почуттів, тому що ж можна розглядати свідомість у рамках фізики й хімії? Фізик Брайан Пиппард,
занимавший крісло Максвелла в якості Кавендишевского професори в Кембриджському університеті, виразив це так:
«От уже що дійсно немислимо, так це те, що фізик-теоретик, навіть маючи комп'ютер необмеженої
потужності, повинен ви-
[...]
Початок
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127]
У світі фізики
Наука та техніка