Что такое парадигма в науке

Парадигма в науке

это образцы постановки проблем и решения задач, которых придерживается то или иное научное сообщество при исследовании природы какого-либо явления. Научная парадигма включает также набор понятий и технических средств для наблюдения и объяснения явлений.

Научные парадигмы свидетельствуют о научных достижениях, которые: 1) определенным сообществом полагаются как основание исследовательской деятельности (т. е. они задают направление исследовательской деятельности); 2) имеют нерешенные внутренние проблемы (носят открытый характер). Понятие парадигмы показывает, что наука как вид деятельности предполагает наличие сообществ. Понятие парадигмы предложено Т. Куном, но в современной философии науки, вопрос о необходимости использования этого понятия при построении истории науки является дискуссионным. В рамках одной дисциплины может существовать несколько парадигм, так как прикладные исследования и поиск решения задач продолжаются даже тогда, когда парадигмы меняются. Так, напр., уравнения классической механики используются для решения некоторых прикладных задач, хотя тот способ объяснения мира, который она предлагает, научное сообщество уже не может принять целиком.

Можно говорить о трех основных функциях парадигмы в науке:

2) парадигма в науке позволяет экономить усилия, поскольку избавляет ученого от необходимости определения исходных понятий и принципов (эта функция выполняется, только если парадигма принимается без доказательств);

3) позволяет с легкостью решать задачи, так как дает возможность обнаруживать сходства между известными и неизвестными ситуациями.

Складывание парадигмы влечет за собой появление т. н. «нормальной науки», в рамках которой производится исследование явлений и разработка теорий, которые принимает данная парадигма. В данный период ученые лишь уточняют теорию, решая, по сути, однотипные задачи и не дискутируя по мировоззренческим вопросам. Предполагается, что научная картина уже сформирована и все основные проблемы решены.

Парадигма предполагает как строго определенный набор фактов, так и правила проведения экспериментов и наблюдений, что позволяет ставить и решать новые частные задачи, а также путем накопления эмпирического материала расширять сферу применения общепринятой теории. Кроме того, парадигма влияет и на философские воззрения, поскольку способствует складыванию картины мира. Этот уровень функционирования парадигмы называется метафизическим, поскольку убеждения ученых не подтверждаются опытом, как, собственно, и положения, которые противоположны им. Так, приходится принять одно из двух положений: вещи либо состоят из качественно однородных атомов, находящихся в пустоте, либо из материи и сил, которые на нее воздействуют. В рамках одной парадигмы эти положения не могут сосуществовать. Парадигма представляет собой замкнутую систему, в которой не заложены условия развития, поэтому любые значительные изменения происходят в результате научных революций, необходимыми условиями которых являются научные открытия и новые теории.

Источник

Лекция «Парадигма и её роль в развитии науки. Научная парадигма»

Тема: Парадигма и её роль в развитии науки.

Содержание понятия «парадигма».

Различные парадигмы образования:

а) традиционалистско-консервативная (знаниевая парадигма);

б) рационалистическая (бихевиористская, поведенческая);

в) феноменологическая (гуманистическая парадигма);

д) неинституциональная парадигма;

ж) гуманитарная парадигма;

з) обучение «через совершение открытий»;

и) изотерическая парадигма.

Содержание понятия «парадигма».

В широком смысле слова парадигма может быть определена как набор убеждений, ценностей и техник, разделяемых членами данного научного сообщества.

Некоторые из парадигм имеют философскую природу, они общие и всеохватны, другие парадигмы руководят научным мышлением в довольно специфических, ограниченных областях исследования. Поэтому некоторые парадигмы обязательны для всех естественных наук, другие – лишь для астрономии, физики, биологии и т. д.

Парадигма для науки столь же существенна, как и наблюдение, эксперимент Приверженность к определённым парадигмам есть необходимая предпосылка любого серьёзного научного дела. В науке невозможно объять необъятное и тогда учёному приходится сводить проблему до рабочего состояния, и его выбор направляется ведущей парадигмой данного времени. С другой стороны, ни одна парадигма никогда не способна объяснить все имеющиеся факты, и тогда для теоретического объяснения одних и тех же данных можно использовать многие парадигмы.

Таким образом, в принципе невозможно заниматься наукой без некоторого набора априорных убеждений, фундаментальных метафизических установок и ответов на вопрос о природе реальности и человеческого знания. Но следует помнить об относительной природе любой парадигмы – какой бы прогрессивной она не была и как бы убедительно не формулировалась. Её не следует смешивать с истиной о реальности.

Современная наука добилась поразительных успехов и стала мощной силой, формирующей жизнь миллионов людей. Её материалистическая и механистическая ориентация почти полностью заменила теологию и философию в качестве руководящих принципов человеческого существования и очень существенно преобразовала мир, в котором мы живём. До недавнего времени в учебниках по различным дисциплинам история науки описана преимущественно как линейное развитие с постепенным накоплением знаний о Вселенной, а кульминацией этого развития представляло современное состояние дел. Каждый период в истории научных идей и методов представлялся как логическая ступенька в постоянном приближении ко всё более точному описанию Вселенной и к предельной истине о существовании. Дальнейший анализ научной истории и философии показал, что история науки далеко не прямолинейна и, несмотря на технологический прогресс, научные дисциплины вовсе не обязательно приближают нас к более точному описанию реальности.

Впервые эти сомнения высказал в своей работе «Структура научных революций» (1962 г. физик, историк) Томас Кун. Именно в этой работе он разработал концепцию парадигм. Согласно теории Т. Куна парадигмы играют решающую, сложную и неоднозначную роль в истории науки. Ранним стадиям наук, которые Т.Кун описывает как «до-парадигмальные периоды», свойственны концептуальный хаос и конкуренция многих расходящихся воззрений на природу. Ни одно из этих воззрений невозможно было отбросить как неверное, так как они все приблизительно соответствовали наблюдениям и научным методам того времени. И любая правдоподобная концептуализация упорядочивала ситуацию и начинает играть доминирующую роль. Когда парадигму принимает большая часть научного сообщества, она становится обязательной точкой зрения. И тут было важно не принимать её как исчерпывающую картину мира (что довольно часто происходило в истории науки), а принимать как удобное приближение и модель для организации существующих данных.

Следовательно, парадигмы выполняют существенную роль для упорядочения научных исследований и для научного прогресса в целом. Однако на определённых стадиях развития они действуют как концептуальная «смирительная рубашка», покушаясь на возможности новых открытий и исследования новых областей реальности. В истории науки прогрессивная и реакционная функции парадигмы чередуются с некоторым предсказуемым ритмом.

Итак, парадигма принята большинством мирового научного сообщества, наступает стадия «нормальной науки», как её назвал Т. Кун, поскольку нормальной наукой занимается большая часть учёных, то её просто называют наукой. Нормальная наука основывается на допущении, что научное сообщество знает, что такое Вселенная. Пока существует принятая большинством парадигма, становится само собой разумеющимся, что законными считаются только такие проблемы, которые исследуются в русле данной парадигмы. Она гарантирует и предсказуемость результата. Естественно, что научное сообщество сдерживает и подавляет (часто дорогой ценой) всякую новизну. Потому что новшества губительны для главного дела, которому служит данная парадигма. Парадигма несёт в себе не только познавательную, но и нормативную функцию, она утверждает, определяет и разрешает проблемное поле, устанавливает допустимые методы и набор стандартных решений. Нормальная наука по сути дела занимается только решением задач; её результаты в основном предопределены самой парадигмой, она производит мало нового. Учёные отбирают те проблемы, которые могут быть решены при помощи существующих концептуальных и инструментальных средств. Новые знания в этих условиях не просто редкость, они в принципе невозможны. Новые теории не могут возникнуть, не разрушая старые воззрения. Новая радикальная теория никогда не будет дополнением или приращением к существующим знаниям. Она меняет основные правила, требует решительного пересмотра или переформулирование фундаментальных допущений прежней теории, проводит переоценку существующих фактов и наблюдений.

Каждая научная революция предвещается периодом концептуального хаоса, когда нормальная наука приведёт к выявлению явных аномалий в действующей парадигме. Сначала будут считать, что это результат «плохого исследования», ошибки эксперимента. Но когда результаты будут подтверждаться повторными экспериментами, это может привести к кризису в данной области науки. Однако и это ещё может не привести к смене парадигмы, начинается концентрация внимания на проблеме лучших умов науки, растёт число конкурирующих обоснований, неудовлетворённость старой парадигмой возрастает. Несостоятельность старых правил ведёт к поиску новых. Во время переходного периода возможно существование старой и новой парадигмы. Между двумя конкурирующими школами сваё1т серьёзная проблема коммуникации. Новой парадигме придётся пройти испытание по определённым критериям качества. Она должна показать решение каких-то ключевых проблем в тех областях, где старая парадигма оказалась несостоятельной.

После сдвига парадигмы старую теорию можно понимать в некотором смысле как частный случай новой, но для этого её нужно сформулировать иначе и преобразовать. Новая парадигма редко принимается легко, поскольку это зависит от различных факторов эмоционального, политического, административного, финансового и др. обстоятельств. В зависимости от обстоятельств могут потребоваться усилия не одного поколения, прежде чем новый взгляд на мир установится в научном мире.

Как только новая парадигма будет принята, её основные положения включаются в учебники.

2. Различные парадигмы образования.

В ходе исторического развития общества и образования как его важнейшего института сложились различные парадигмы образования. Поэтому сегодня можно говорить о том, что существует определенное множество парадигм образования, среди которых наиболее распространены следующие: традиционалистско-консервативная (знаниевая парадигма); рационалистическая (бихевиористская, поведенческая); феноменологическая (гуманистическая парадигма); технократическая; неинституциональная парадигма; гуманитарная парадигма; обучение «через совершение открытий»; эзотерическая парадигма.

Эти парадигмы различаются своими подходами к выбору главной цели образования, к пониманию роли и предназначения образования в системе общественных институтов, к его видению в системе подготовки человека к жизни, формирования общей и профессиональной культуры подрастающих поколений. Рассмотрим более подробно характерные особенности каждой из приведенных парадигм образования.

А . Знаниевая традиционалистская парадигма . Главная цель знаниевой парадигмы заключается в передаче молодому поколению наиболее существенных элементов культурного наследия человеческой цивилизации и ее опыта. Эта передача осуществляется на основе выдержавшей испытание временем совокупности знаний, умений и навыков, а также нравственных идеалов и жизненных ценностей, способствующих как индивидуальному развитию, так и сохранению социального порядка, позволяющих обеспечить функциональную грамотность и социализацию обучающихся.

Б . Бихевиористская рационалистическая парадигма образования предполагает, прежде всего, обеспечение усвоения знаний, умений и навыков и практического приспособления молодого поколения к конкретным условиям существующего общества. Образовательная программа полностью переводится на язык конкретных поведенческих терминов, на язык «измеряемых единиц поведения» (Р. Мейджер). Главный термин этой парадигмы: «Школа – это фабрика, для которой учащийся представляет собой «сырье». В основу парадигмы положена концепция социальной инженерии Б. Скиннера, согласно которой цель школы состоит в том, чтобы сформировать у обучающихся адаптивный «поведенческий репертуар», соответствующий социальным нормам, требованиям и ожиданиям западной культуры. Основными методами такого обучения выступают научение, тренинг, тестовый контроль, индивидуальное обучение, корректировка.

Недостатком как традиционалистской, так и рационалистической модели обучения является их слабая гуманистическая направленность. В соответствии с ними обучающийся рассматривается только как объект педагогического воздействия, а не как субъект жизни, свободная самодостаточная личность, способная к саморазвитию и самосовершенствованию. В рационалистической модели образования отсутствует творчество, самостоятельность, ответственность, индивидуальность.

В. Гуманистическая (феноменологическая) парадигма образования рассматривает и педагога, и обучающегося как равноправных субъектов образовательного процесса. Его главной целью выступает при этом персональный характер обучения с учетом индивидуально-психологических особенностей обучающихся, создание условий для развития и саморазвития обучаемого, предоставление ему свободы выбора для возможности максимальной реализации своих природных потенциалов и для самореализации. Гуманистическая парадигма предполагает свободу и творческий поиск как обучающихся, так и педагогов. Она ориентирована на творческое, духовное развитие личности, на межличностное общение, диалог, помощь и поддержку в самообразовании человека и его самосовершенствовании.

Г Технократическая парадигма образования провозглашает основной своей целью передачу подрастающим поколениям и усвоение ими «точного» научного знания, необходимого для дальнейшего совершенствования практики. «Знание – сила», поэтому ценность человека определяется его познавательными возможностями. Человек ценен не сам по себе, как уникальная индивидуальность, а лишь как специалист, носитель определенного эталонного (усредненного, стандартизированного) знания или поведения. Определенные элементы этой парадигмы присущи, к сожалению, и нашей системе инженерного образования, которая направлена преимущественно на профессиональную подготовку специалиста, а не на личностное его формирование.

Д. Неинституциональная парадигма образования ориентирована на организацию образования вне традиционных социальных институтов, в частности школ и вузов. Она предполагает получение образования человеком с помощью сети Internet, в условиях так называемых «открытых школ», дистантного обучения и т. п. При наличии определенных преимуществ такого образования (выбор удобного времени, индивидуализация режима обучения и его содержания) эта парадигма, вместе с тем, лишает учащегося или студента главного условия успешного образования и личностного развития – непосредственного контакта с учителем или преподавателем. А как совершенно справедливо подчеркивает В. Г. Кремень, «если даже использовать самые совершенные компьютерные системы, высокие коммуникационные технологии, которые, вне всякого сомнения, стимулируют динамику и эффективность учебного процесса, повышают интерактивность образовательной среды, никто и ничто не сможет полностью вытеснить и заменить искусство непосредственного педагогического диалога «учитель – ученик». Поэтому особенно важной становится подготовка высокопрофессиональных педагогических и научно-педагогических работников» [28, с. 15].

Ж Гуманитарная образовательная парадигма (по И. А. Колесниковой), центром которой становится не обучающийся, усваивающий готовые знания, а человек, познающий истину. Но поскольку однозначной истины не существует, то важна не сама истина, а отношение к ней. При этом субъект-субъектные взаимодействия и отношения участников педагогического процесса строятся на принципах сотрудничества, сотворчества, диалога, обмена мнениями и взаимной ответственности за свободный выбор своей позиции, познание мира путем обмена духовными ценностями.

З. Парадигма обучения «через совершение открытий» (Джером Бруннер). В соответствии с этой парадигмой, обучающиеся должны познавать мир, приобретать знания через собственные открытия, требующие напряжения всех познавательных сил и одновременно плодотворно влияющие на развитие продуктивного мышления. Творческое обучение, по Д. Бруннеру, отличается как от усвоения «готовых знаний», так и от обучения путем преодоления трудностей тем, что обучающиеся на основе накопления и оценки данных по определенной проблеме формируют соответствующие обобщения и даже выявляют закономерности, выходящие за рамки изучаемого материала.

Сегодня многие практики и ученые часто обращаются к божественному провидению, к мировому разуму, космосу, прозрению и озарению. В этой связи нельзя не упомянуть об одной из парадигм образования, основанной на признании в той или иной форме существования мирового разума.

Рассмотрение современных парадигм образования и подходов к его организации позволяет сделать вывод о том, что сегодня для человека образование представляет собой не просто определенную сумму знаний, умений и навыков, но и психологическую готовность к непрерывному их накоплению, обновлению, переработке, иными словами, к постоянному самообразованию, самовоспитанию, саморазвитию и совершенствованию личности.

Проанализированные парадигмы существуют в системе образования, которая является глобальным объектом педагогики, так как оно объединяет процессы обучения и воспитания и представляет собой интернационализацию тех социокультурных ценностей общества, которые разделяются его членами.

Источник

Физика возникновения из Ничего

Какой будет грядущая четвертая научная парадигма

Об авторе: Александр Александрович Винничук – кандидат философских наук, Ростов-на-Дону.

Возможно, Вселенная имеет бесконечное множество предысторий. Иллюстрация NASA

Парадигма (от греческого paradeigma – пример) – это концептуальная модель постановки научных проблем и методов их решения, господствующая в научном сообществе в определенный период. Американский философ науки Томас Кун определил периоды, когда наука развивается линейно, накапливая факты, когда доказываются теоремы в рамках уже существующих теорий – внутри господствующей парадигмы. Однако фактов, которые не укладываются в существующие теории, неизбежно становится все больше и больше. Следует смена парадигм – научная революция.

В классической картине мира, открытой Исааком Ньютоном, оставалась неразгаданной природа света. Скорость света впервые измерил датский астроном Олаф Рёмер за 11 лет до публикации «Начал натуральной философии» (1687) Ньютона. Англичанин понимал свет как поток частиц, некоторые его опыты этому соответствовали, а другие – противоречили. Парадокс, связанный с движением вдоль луча света, возник потому, что теория Ньютона не предполагала ограничений скорости тела.

Другой нерешенный вопрос, парадокс – ультрафиолетовая катастрофа, – возник из-за того, что теория электромагнетизма Джеймса Максвелла не устанавливала нижнего предела для длины волны. Ограничение на скорость света в теории Альберта Эйнштейна обуздало бесконечно большую скорость распространения волн, а квантовая теория Макса Планка сумела разрешить парадокс бесконечно малых длин этих волн.

Все это свидетельствует о том, что рано или поздно для объяснения фактов, выходящих за рамки «нормальной» науки, приходится менять само основание научного знания, то есть научные парадигмы. Смена парадигм ведет к научной революции.

В физике произошло несколько научных революций, не один раз менялась и господствующая парадигма. Механическая картина мира была сформирована Галилеем и Ньютоном; в начале XIX века французский ученый Садди Карно дополнил ее термодинамическим аспектом, в конце XIX века Максвелл, Эрстед и Фарадей указали на волновую (электромагнитную) природу происходящих взаимодействий.

Если в теории Ньютона время и пространство жестко зафиксированы, то Эйнштейн поставил такую картину мира под сомнение – в итоге научной революции первой половины XX века время и пространство теперь понимается как единое проявление гибкого четырехмерного пространственно-временного континуума. Это дало толчок к еще одному парадигмальному сдвигу, связанному с иным взглядом на природу вещества и фундаментальных взаимодействий. Появилась квантовая механика, в которой частицы больше не считаются твердыми, катящимися по неподвижному пространству шариками, а представляются размытыми по ткани времени и пространства волнами.

В науке первых десятилетий XX века формируется принцип модельно-зависимого реализма, восходящий к Нильсу Бору. Согласно модельно-зависимому реализму, для того чтобы наиболее точно описать физический объект, относящийся к микромиру, его нужно описывать во взаимоисключающих, дополнительных системах описания, например одновременно и как волну, и как частицу.

Классическая логика оказывается недостаточной для понимания квантового микромира. К тому же корпускула не остается статичной, а постоянно «волнится», находясь одновременно во всех состояниях, которые может принимать в течение космической истории. Разнятся лишь вероятности, с которыми ее обнаруживает физик при измерении.

Синергетика не спасает

Из этого постулата о роли измерения берет начало третья крупная физическая парадигма, пришедшая на смену классической и неклассической физике. Обращение к сложноорганизованным эволюционирующим и неравновесным системам привело исследователей к принципиально новой теории – синергетике. Термин ввел немецкий физик Герман Хакен от греческого sinergeia – сотрудничество, содействие.

Вопрос возникновения простого из сложного, живого из неживого, на который пытается ответить синергетика, считается в науке одним из самых трудноразрешимых. Ученым все чаще приходится изучать явления, где более интенсивные внешние воздействия приводят к качественному скачку в поведении системы. Идеи синергетики, к примеру, позволяют оценить взаимодействие элементов неживой системы и познающего мозга. Эта проблема появления качественно новых характеристик имеет большое значение для всего научного знания, и в частности для медицины, потому что она изучает наиболее сложную систему – человеческий организм.

Синергетика обратила внимание на вклад одной частицы в поведение гигантского массива частиц. Прежняя же физическая парадигма описывала законы микромира в условиях созданной в лаборатории искусственно заниженной энтропии. Синергетика изучает, как взмах крыльев бабочки может вызвать цунами за тысячи километров, или как сказал физик Пол Дирак, «сорванный цветок на Земле сдвигает с места дальнюю звезду».

С обнаружением элементарной «частицы бога» – бозона Хиггса, удалось завершить так называемую Стандартную модель частиц (12 строительных блоков материи – шесть кварков и шесть лептонов). Бозон Хиггса, вернее, поле частиц Хиггса – это то, что придает массу всем другим частицам, делает материю материей. Все силы, что действуют на Земле, известны. В космосе существуют темная материя частицы и темная энергия, которые могут полностью перевернуть наши представления о физике.

В какой-то момент наши знания резко обрываются, подталкивая науку на уровень глубже. У ученых остается один выход: держаться за известное как можно дольше, а затем прыгнуть в неизведанное.

Мы стоим на пороге новой физической теории, которая будет развертываться в науке XXI века. Эта четвертая парадигма ставит вопрос о том, как Вселенная сумела появиться и развиться в целом, как Нечто вообще способно появиться из Ничего, как внутри Вселенной самопроявляется не существовавшая прежде материя, а отрицательная энергия вакуума и гравитации создает огромные скопления масс и энергий.

Если все прежние научные подходы были позитивистскими, то есть изучали «реально» существующую, «положительную материю», то четвертая научная парадигма сосредоточится на исследовании природы темной энергии и космического вакуума, или, в терминах философии, Ничто, или даже того, что еще меньше, чем Ничто.

Существует несколько стратегий поиска более глубокой, всеобъемлющей и истинной теории, которая стала бы основой четвертой, объединяющей парадигмы. Если мы посмотрим на историю развития науки, то появление новых теорий в физике похоже на открывание матрешек. Внутри каждой матрешки находится еще одна, поменьше, а внутри каждой изящной и непротиворечивой теории – более глубокая и не менее изящная. Так что сделать из одной частной теории другую, более развитую и всеобъемлющую, вряд ли получится: чтобы такая теория родилась, нам надо произвести новую революцию.

Уже сейчас в физике прослеживаются теории и подходы, которые не вписываются в образец «нормальной науки». Какая тема современной физики могла бы стать предметом рассмотрения четвертой научной парадигмы? Самым вероятным кандидатом является темная энергия.

Темная энергия – это неясный космологический параметр, введенный в уравнения теории относительности еще Эйнштейном. В новом столетии на смену Большому взрыву приходит теория инфляции. Согласно теории Большого взрыва, масса вещества в момент сингулярности, когда Вселенная родилась, должна была превосходить 1083 кг – практически бесконечная масса.

Возникает вопрос: откуда взялось это количество вещества, если до момента возникновения Вселенной ничего не было? Мы натыкаемся на препятствие, непреодолимое в рамках прежней физики. Инфляционная теория научилась объяснять, как можно всю эту массу получить из меньше чем 1 мг вещества. Вся материя в теории инфляции возникает из отрицательной энергии гравитационного поля.

Важное открытие, сделанное нобелевским лауреатом Солом Перлмутером в 1998 году, свидетельствует о факте ускоренного расширения Вселенной. Окружающий космос не только не замедляет своего расширения, но и двигается (удаляется от нас) все быстрее и быстрее. В процессе расширения Вселенной появляется дополнительное пустое пространство. Квантовый вакуум (его еще называют «ложным» вакуумом) имеет структуру, подчиняющуюся сложным и глубоким законам физики. Мы предполагаем, что в каждом кубическом сантиметре пространства содержится определенная энергия в дополнение к энергии частиц, бозонов и объектов, «реально» присутствующих в этом маленьком объеме. Эта минимальная порция энергии, в отличие от гравитации, не притягивает, а расталкивает объекты Вселенной. В этом и заключается открытие Сола Перлмутера. Эту энергию физики назвали «темной».

Но почему вообще существует такое явление, как квантовый, или ложный вакуум, наполненный «темной энергией»? Как заметил физик, один из авторов инфляционной теории Алан Гут: «Предположение, что Вселенная появилась из пустого пространства, выглядит не более фундаментальным, чем предположение, что Вселенная родилась из куска каучука. Оно может быть верным, но все равно возникает вопрос о том, откуда взялся кусок». Другими словами, нам нужно иное, более универсальное объяснение – открыть еще одну матрешку.

Материя – это математика

Как Вселенная могла возникнуть из Ничего и причем здесь энергия гравитации? Положительной энергии, запертой в телах в электромагнитных, слабых и сильных связях, мы можем противопоставить равное количество отрицательной энергии самого пространства-времени. Возникают ли положительная энергия вещества и отрицательная энергия гравитации одновременно?

Вселенная имеет равное количество энергий – положительной и отрицательной. Максимально искривленное и сжатое гравитацией протосостояние Вселенной в момент инфляционного расширения увеличилось в диаметре с нескольких сантиметров до размера галактики Млечный Путь и далее. Комок сингулярности раскрылся, словно бутон тюльпана, пространство выпрямилось и стало плоским. Исходя из наблюдений за реликтовым излучением, в настоящий момент космической истории мы наблюдаем плоскую Вселенную, в которой если и есть кривизна, то совсем незначительная – она составляет не больше одного градуса. «Положительная» материя в такой Вселенной полностью уравновешивается тяготением.

Структура физических, химических и биологических связей в таком универсуме – исключительно виртуальная. Возможно, она действительна лишь в математическом смысле, не нуждается ни в каком физическом носителе, чтобы существовать. Физик и математик Макс Тегмарк высказал предположение, согласно которому каждая непротиворечивая физическая или математическая теория работает в отдельном реально существующем мире. В качестве подтверждения этой мысли он приводит гипотезу множественных миров, согласно которой наша Вселенная имела бы слишком большую привилегию, если бы существовала в единственном числе.

Если таких универсумов бесконечно много, то значение математики – умозрительной, не существующей в физическом смысле сущности – приобретает воистину колоссальный масштаб. Любая ее аксиома, теорема и гипотеза будет априори верна, но для какого-то особого специфического мира. Остается лишь выяснить, существует ли наша Вселенная в единственном числе, или здесь ее видимая уникальность ограничена тем, что мы не можем вырваться за границы физического космоса.

В мире, где каждая частица связана с любой другой частицей по механизму квантовой сцепленности, такое фундаментальное понятие, как пространство, становится необязательным. Нам не нужно иметь дополнительную арену для того, чтобы на ней разворачивалась космическая игра полей и частиц. Заметьте, что до этого момента мы принимали пространство вполне всерьез. В новой парадигме, если вся Вселенная является одной неразделимой волновой функцией, нам для ее развертывания вовсе не обязательно иметь даже трехмерие. Достаточно лишь практически бесконечного набора отдельных двумерных плоскостей.

Число измерений в таком пространстве в соответствии с голографическим принципом нобелевского лауреата Герарда Тхофта редуцируется до двух или вообще одного. Теории струн, суперструн, бран и М-теория пытаются описать физическую реальность как состоящую из крохотных энергетических струн, вибрирующих в многомерном пространстве.

Открытие аргентинского физика Хуана Малдасены, которое он совершил в 1998 году, состоит в том, что мы живем в голографическом мире, окруженном четырехмерной границей по краям, как двумерную поверхность воздушного шара окружает воздух, содержащийся внутри сферы. Уравнения границы содержат ту же информацию и описывают те же физические явления, что и более сложные уравнения для всей остальной Вселенной.

Иными словами, влияние гравитации на внутреннюю часть такого мира математически эквивалентно теории квантового поля на его границе. Мы живем на двумерной поверхности горизонта, но верим, что находимся внутри него, а видимая Вселенная – проекция трехмерной голограммы на двумерную поверхность.

Мы на пути создания новой объединяющей теории, о которой всю жизнь мечтал Стивен Хокинг. Выходит, что гравитация – если придерживаться постулата о конечной скорости распространения взаимодействия и открытия Хуана Малдасены – это не реально существующая сила, которая вызвана колоссальным искривлением ткани пространства-времени, произошедшим в момент Большого взрыва (или инфляции), а лишь некая информация о том, что эта сила наличествует.

Такая новая физика самовозникновения, или возникновения из Ничего, основана на существовании эмерджентных феноменов – тех феноменов, которых нет на низших уровнях рассмотрения системы.

Приведем лингвистическую аналогию. Если мы посмотрим, как устроен текст, в каком порядке расставлены слова или связаны между собой предложения, то мы нигде не найдем объемной трехмерной структуры, хотя у текста может возникать дополнительная смысловая нагрузка, «химическая» связь между словами, разнесенными далеко по странице. Эти неожиданные «валентные» отношения не заложены в самих словах или в их нагромождении. Так же и в мозге – в огромном дереве с триллионами дендритов: информация в нейронах связана с другой информацией во всех плоскостях трехмерной структуры. При этом, когда мы передаем мысли собеседнику, мы сообщаем их линейно, последовательно, слово за словом, предложение за предложением, и в такой передаче нет той объемной структуры, какая присутствует в нейронах живого мозга.

Раз мы поняли, как Вселенная могла появиться из флюктуаций вакуума, растянутых на огромные расстояния инфляционным расширением пространства, давайте перейдем к логическому объяснению, почему причина ее существования в целом может и отсутствовать.

Куммулятивный эффект виртуальных частиц с учетом бесконечности пространства в итоге приводит к тому, что замороженные квантовые флюктуации, пары виртуальных частиц разносятся на гигантские расстояния и застывают, создавая те массы и энергии галактик, которые мы наблюдаем сейчас. Каждое новое состояние Вселенной может и не иметь зачатка в прошлом. В момент Большого взрыва теория относительности Эйнштейна прекращает работать и не может предсказать начало Вселенной – только то, как она развивалась позже: в состоянии первоначальной сингулярности частицы движутся всеми возможными путями, а Вселенная имеет бесконечное множество предысторий.

Если гравитация – это информация, то в будущем мы сможем изменить саму структуру информации и ту силу притяжения, которую создает тело. Кто знает, что даст нам теория Эйнштейна, согласованная с квантовыми эффектами: возможно, мы получим власть над самим Пространством и Временем. «Наша способность путешествовать во времени зависит от законов квантовой гравитации, – заявляет физик Кип Торн, лауреат Нобелевской премии и первооткрыватель гравитационных волн. – И мы всего в нескольких шагах от их полного понимания. Нам нужно всего лишь 20–30 лет, а может, и того меньше».

Итогом крупномасштабной научной революции станет понимание того, что для разных событий во Вселенной нет единого блока настоящего момента. Традиционная же теория времени, которая применяется и в квантовой механике, утверждает, что континуум представляет собой четырехмерный пространственно-временной блок, растущий во временном измерении. Мы больше не сможем иметь дело с единым мигом настоящего, все, что у нас есть, – это мириады отдельных условных настоящих моментов в миниатюре. Единое плато настоящего – умозрительное творение человеческого ума. На нем и происходит весь тот обмен опытом, идеями и культурой, которыми богат человеческий род. Альберт Эйнштейн в связи со смертью близкого друга написал: «Сейчас он ушел из этого странного мира немного раньше меня. Это ничего не означает. Для нас, убежденных физиков, различие между прошлым, настоящим и будущим – не более чем иллюзия, хотя и весьма навязчивая».

Мы можем свидетельствовать рождение четвертой крупной физической парадигмы вслед за классической, неклассической и постклассической теорией хаоса и синергетики – парадигмы эмерджентной физики, физики возникновения материального из бесформенности несуществующего. Это событие – великий объединяющий шаг, потому что новая теория закроет зияющую брешь между квантовым миром и физикой теории относительности. В начале XXI века мы стоим на пороге новой, возможно, уже не очередной революции.

Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Источник