Шрифт:
Как должны быть представлены результаты открытий в космологии, если не работает ни один математический закон? От этого зависит будущее космологии.
Примеры космологического естественного отбора и правила прецедента демонстрируют, что мы можем представить проверяемые на опыте научные теории, которые выходят за рамки ньютоновой парадигмы. Необходимо заметить, что в истории науки существовало много гипотез, в математической формулировке которых не было необходимости. В отдельных случаях для представления их следствий не требовалась математика. Примером может служить теория естественного отбора. Некоторые ее аспекты описаны с помощью простых математических моделей, но ни одна не отражает разнообразие механизмов, с помощью которых происходит отбор в природе.
Стоящие перед нами задачи не стоит недооценивать. Космологическая наука в кризисе, и можно быть уверенным лишь в том, что методология, которая до сих пор нам служила, никуда не приведет. Поэтому мы должны идти вперед, в неизвестность. Решить, какой из путей верен, поможет эксперимент. Мы также ожидаем, что новая теория должна объяснять уже известные, пусть загадочные, факты. Стоит поощрять разнообразные подходы к решению сложных вопросов.
Тем не менее, выбор сложен. Чтобы это подчеркнуть, приведу список пар противоречащих друг другу утверждений. Это следствия противоположных точек зрения на природу времени.
Время иллюзорно. Истина и реальность – вне времени.
Пространство и геометрия реальны.
Законы природы вечны и необъяснимы, за исключением объяснений, основанных на антропном принципе.
Будущее предопределено законами физики и начальными условиями.
Во всех аспектах история Вселенной являет собой математический объект.
Вселенная бесконечна в пространстве. Вероятностные предсказания проблематичны, поскольку основаны на отношении двух бесконечных величин.
Время начинается в момент Большого взрыва (если оно вообще определено), природа которого необъяснима.
Наблюдаемая Вселенная – одна из бесконечной коллекции Вселенных, не наблюдаемых и существующих одновременно.
Равновесие есть естественное состояние, в которое с неизбежностью придет наша Вселенная. Наблюдаемая сложная структура Вселенной – результат маловероятной флуктуации.
Квантовая механика – окончательная и верная теория. Ее интерпретация связана с существованием бесконечного количества альтернативных событий.
В науке нет ничего определенного. Но перед лицом этой неопределенности, однако, мы можем попытаться привести разумные доводы в пользу той или иной гипотезы. Поскольку самым веским доводом является эксперимент, мы можем судить о качестве гипотез с точки зрения их возможности делать проверяемые экспериментально предсказания.
Время – наиболее реальный аспект нашего восприятия мира. Все, что истинно и реально, относится к конкретному моменту времени.
Пространство второстепенно, возникающе и приблизительно.
Законы природы эволюционируют во времени и могут быть объяснены в свете своей предыстории.
Будущее предсказуемо лишь отчасти.
Большинство регулярностей в природе может быть описано с помощью математических моделей. Но не все.
Вселенная конечна в пространстве. Вероятности – обычные отношения частот появления событий.
Большой взрыв – это по сути отскок, который находит свое объяснение в предыстории Большого взрыва. Следы предыдущих эпох наблюдаемы.
Лишь небольшие части Вселенной приходят в тепловое равновесие. Гравитационно-связанные системы превращаются со временем в гетерогенные структурированные конфигурации.
Вселенная под действием гравитационных сил – это самоорганизующаяся система, которая со временем усложняется.
Квантовая механика – это приблизительная теория, вытекающая из более глубокой космологической теории.
Более двух десятилетий существует программа исследований, основанная на квантово-механическом подходе к вневременной Вселенной и теории мультивселенной. В лучшем случае эти исследования породили спекулятивные предсказания новых явлений, таких как столкновения Вселенных-“пузырей”, отголоски, которых можно, если повезет, зарегистрировать. Основные трудности этой программы не были устранены, несмотря на долгие годы работы ученых. Трудности связаны, во-первых, с проблемой предсказаний в случае, если наша Вселенная – одна из бесконечного множества Вселенных, но ни одна из них (кроме нашей) не наблюдаема; во-вторых, с определением вероятности, когда имеется бесконечное количество копий каждого события; в-третьих, с тем, что ни теория, ни наблюдения не ограничивают изобретение сценариев о событиях, которые могут происходить за пределами возможности наших наблюдений.
Нельзя быть уверенным, что из этих исследований ничего не выйдет, но похоже, что история спишет их как заблуждения, совершенные из-за ложного подхода к основополагающему вопросу в науке. Это заблуждение возникло оттого, что метод, подходящий для изучения малых частей Вселенной, был перенесен на Вселенную в целом. Эта ошибка не может быть исправлена другим сценарием того же рода. Космологические вопросы о выборе законов и начальных условий остаются без ответа в рамках подхода, который принимает законы природы и начальные условия в качестве входных данных. Курс должен быть радикальным и предполагать не просто построение новой теории, но и новый метод, – следовательно, и теорию нового рода.
Хотя задача непроста, уже есть несколько рабочих гипотез. Первая – об эволюции законов – предполагает существование истории Вселенной до Большого взрыва. Из этой гипотезы вытекают надежные и экспериментально проверяемые предсказания. Они включают предсказания теории космологического естественного отбора и предсказания, сделанные в рамках циклической космологии. Пока рано говорить о том, истинны ли они, но важно знать, что сейчас и в ближайшем будущем результаты наблюдений могут опровергнуть эти предсказания. Эти примеры показывают, что сценарии, в которых Вселенная – лишь этап, проверяемые и, следовательно, научные.
Другими доводами в нашу пользу стала мудрость Лейбница, Маха и Эйнштейна. У них мы позаимствовали несколько принципов для развития физики. Наиболее радикальным явилось утверждение о реальности настоящего момента времени и принцип: все, что реально, существует в настоящий момент времени. Отсюда следует, что физику нельзя рассматривать как поиск точной математической модели Вселенной. Эти метафизические фантазии вдохновляли поколения теоретиков, но теперь они препятствуют прогрессу. Математика будет служанкой науки – но не королевой.
Взамен мы получим более демократичное видение физических теорий. Точно так же, как много лет назад было стерто различие между дворянами и простолюдинами, мы должны выйти за пределы абсолютного различия между конфигурацией и законами, согласно которым мир развивается во времени. Абсолютные, вечные законы более не могут диктовать эволюцию конфигурации мира. Если все, что реально, существует в реальное мгновение, различие между законами и конфигурацией должно быть относительным, возникающим и выражающимся в относительно спокойные космологические эпохи вроде нашей. В другие эпохи это различие исчезает и появляется динамическое описание мира – рациональное и соответствующее принципу достаточного основания.