Простейшие законы природы — такие, как «зависимость силы тяготения от квадрата расстояния», — мы еще можем представить себе чисто геометрически. Но что прикажете делать с общей теорией относительности или квантовой физикой? С какой стати Матушке-Природе ведомы столь сложные конструкции, что они недоступны разумению большинства людей? Что если мы заблуждаемся, считая, что природа следует каким-то формулам? Закономерности ведь можно разглядеть в любом нагромождении случайных фактов.
Возможно, многие закономерности, принимаемые нами за неумолимые законы, являются лишь следствием нашей способности отыскивать определенные схемы в любых наблюдаемых процессах. Она укоренилась в нас еще в каменном веке. Чтобы выжить в ту эпоху, человеку приходилось выказывать недюжинную наблюдательность. От его взгляда не должна была уклониться ни одна подозрительная деталь — ни сломанная ветка, ни примятая трава. Иначе легко было стать жертвой хищника. У страха глаза велики, и наши далекие предки порой замечали опасность там, где ее вообще не было. Отыскивали знак зверя там, где не ступала его нога.
Вот и мы часто видим то, чего нет. Быть может, квантовая физика и астрология имеют больше общего, чем полагают многие. В том и другом случае — глядя в гороскоп или взирая на уравнение — мы хотим видеть то,что эти формулы обещают нам. И мы это видим.
Возможно, читатели не знают, что уравнение Шредингера, важнейшее уравнение квантовой физики, весьма вольно трактует реальность. Вот что сказано о нем в «Берклеевском курсе физики» Э. Вихмана: «Теория уравнения Шредингера… основана на нескольких сильных допущениях, из которых мы отметим главные:
1) частицы не рождаются и не исчезают: в любом физическом процессе число частиц данного типа остается постоянным;
2) скорость частиц достаточно мала; лишь в этом случае возможно нерелятивистское приближение.
Мы считаем перечисленные допущения сильными, так как, во-первых, из опыта известно, что процессы рождения и аннигиляции частиц действительно происходят, а во-вторых, любая фундаментальная теория должна принимать во внимание принципы специальной теории относительности».
Так что, было бы поспешно заявлять, что законы квантовой физики идеально отражают действительность. Можно лишь отметить, вновь процитировав Э. Вихмана, «что применение теории Шредингера к атомным и молекулярным явлениям оказалось чрезвычайно успешным. В этой области ее следует считать, несмотря на ограниченность, хорошим приближением». Она достаточно верно предсказывает поведение элементарных частиц.
Итак, законы физики, равно как и гороскопы, имеют обыкновение«предсказывать» — нужно лишь правильно сформулировать их, сделав определенные допущения. На практике мы вынуждены пренебрегать многими факторами, мешающими проявлению этих законов. Так что, они определенно идеализируют природу и зачастую следуют особенностям нашего мышления. Порой мы готовы скорее придумать законы, чем их открыть.
Возьмем, к примеру, «закон сохранения энергии». Что будет, если он перестанет вдруг соблюдаться — в Микромире ли, в Макромире? Нас это не смутит. В его незыблемости мы уверены. Мы тут же, походя, выдумаем новую форму энергии — какую-нибудь энергию вакуума, — избавляющую нас от любых сомнений. И вот уже энергетический баланс восстановлен.
Так, например, когда масса видимой Вселенной оказалась недостаточной,чтобы соблюдались известные нам законы, пришлось «открывать на кончике пера» темное вещество, а затем и темную энергию. Логика рассуждений заставила нас признать, что мироздание на 95% состоит из материи, которая почти никак не заявляет о своем присутствии. Подобные открытия побуждают некоторых заявлять, что вся физика — фикция.
Когда время течет из будущего в прошлое
Вот любопытная гипотеза, объясняющая эволюцию законов природы. Представим себе камень, брошенный в воду. Он порождает волну, которая распространяется во времени и пространстве — направляется в будущее и бесконечность. Мы видим эту волну в следующую секунду в метре от нас; она бежит вперед, дальше… Уравнение, описывающее поведение подобных волн,имеет два решения. Первое из решений — «запаздывающее» — описывает поведение волны так, как ее видит наблюдатель. Можно прибегнуть к такой формуле: «Некие сигналы, испускаемые настоящим, воздействуют на будущее». Но есть и другое решение уравнения — «опережающее». Оно описывает все с точностью до наоборот. Откуда-то из бесконечной дали и из будущего к нам направляется некая едва различимая рябь. Наконец,достигнув «здесь и сейчас», она сгущается. Происходит сингулярное событие: из воды вылетает камень. Можно прибегнуть к такой формуле: «Настоящее улавливает некие сигналы, испускаемые будущим». Для этой волны время течет в обратном направлении.
На первый взгляд, подобное описание действительности есть сущая бессмыслица. А что если это не так? В свое время этой проблемой занялись два ведущих американских физика, Ричард Фейнман и Джон Уилер. Их интересовало, может ли существовать Вселенная, в которой встречаются оба описанных нами типа волн: волна, устремленная в будущее, и волна, что возвращается из будущего и воздействует на настоящее. Полученный результат таков: если предположить, что все волны действуют по принципу«фифти-фифти», то есть одна и та же волна наполовину «запаздывает», наполовину «опережает» будущее, то нет ничего невозможного в том, что будущее воздействует на наш сегодняшний мир. Самое удивительное, что подобный мир, воссозданный искусством математики и пребывающий под властью собственного будущего, мы не можем отличить от того мира,который нас окружает, и который мы видим перед собой. Мы живем в этом мире.
Американский физик Джон Крамер разработал гипотезу, которую он назвал«гипотезой встречи времен». Если атом испускает фотон, то из этого следует,что когда-нибудь этот фотон неминуемо будет поглощен. Первое событие — рождение фотона — может состояться только в том случае, если состоится второе событие — его поглощение. Оба события излучают волны, которые распространяются во времени. Одна направляется в будущее, другая спешит в прошлое. Посреди пространства и времени они встречаются. Итак, фотон может существовать лишь в том случае, если подтвердится, что оба важнейших для него события реальны, что он родится и погибнет.
(Как тут не применить эту гипотезу к человеческой судьбе? Из нее явствует,что все события, способные принести человеку смерть, — от глобальных катастроф до не рожденных пока микробов, — излучают определенные волны, которые беспорядочно минуют нас, пока, наконец, одна нас не заденет. Поясним этот процесс следующим сравнением. Представим себе,что рядом с улицей, по которой мы ежедневно ходим, спрятался слепой безумный автоматчик, изо дня в день стреляющий наугад очередями. Когда-нибудь его пуля непременно «заденет и поглотит вас». Так что все вокруг нас насыщено «миазмами» смерти, испускаемыми будущим.)
Законы природы могли бы возникать, как световые частицы. Если предположить, что те адресуются к самим себе, пребывающим за пределами нашего времени — в далеком будущем мире, то и законы природы мы вправе рассматривать с двух точек зрения. Первая — это привычная для нас причинно-следственная связь событий в настоящем. Это — «детерминированный» подход к мирозданию. Другая точка зрения — «телеологическая»: будущее влияет на настоящее. Волны проникают в будущее и прибывают оттуда. Посреди пространства и времени они встречаются и создают некий порядок: законы природы. Так сходятся две гипотезы: законы природы формируются исподволь, постепенно, но с другой стороны, их творит будущее.
…Впрочем, если все эти рассуждения покажутся вам слишком туманными, то почему бы тогда не согласиться с кредо британского историка Томаса Карлейля: «Я не притязаю на постижение Вселенной — она чересчур велика для меня».
«Законы природы сотворили наш мир»
(Из интервью немецкого физика Петера Мительштедта* журналу «Bild der Wissenschaft»)
— Можно бесконечно рассуждать о том, что такое законы природы и существуют ли они в реальности. Вы посвятили им целую книгу, которая так и называется — «Законы природы». Что вы понимаете под этим термином?
Мительштедт: Законы природы определяют ход природных процессов. Описывая природу, мы прибегаем к помощи универсальных законов, а также конкретных начальных условий. Последние характеризуют частные случаи и единичные факторы, а законы выявляют нечто общее в протекающих процессах.
— Что отличает законы природы?
Мительштедт: Они больше, чем просто законы логики или математики, а потому их можно опровергнуть эмпирическим путем. Конечно, последние действуют и в материальном мире, но они не являются подлинными законами природы. Многое, что мы принимаем за законы природы,оказывается при более пристальном рассмотрении логико-математическими законами. Особенно это касается квантовой механики.
— Законы природы есть только в физике или, например, в биологии тоже?
Мительштедт: Законы физики описывают универсальные категории материального мира. Это законы времени и пространства, это фундаментальные законы, обуславливающие поведение материи. Они действуют везде, в том числе в биологии. Существование же особых законов,применимых, например, только в биологии, — законов, которые нельзя свести к законам физики, — я считаю крайне невероятным.
— Для многих философов законы природы сродни платоновским идеям — они существуют где-то за пределами нашего материального,пространственно-временного мира. Для других это — всего лишь полезное подспорье, помогающее описывать наблюдаемый нами мир, или даже особые категории нашего сознания. А каково Ваше мнение на сей счет?
Мительштедт: Законы природы — это артефакты, с помощью которых мы пытаемся постичь реальность во всей ее сложности и целостности. В природных феноменах мы отличаем простое и универсальное (законы) от сложного и характерного (начальные и краевые условия).
— А можем ли мы понять, является ли наш мир продуктом законов природы или же наоборот?
Мительштедт: Законы природы, которые мы стремимся выявить и сформулировать, должны действовать независимо от места и времени во всех возможных мирах. Они действовали еще до рождения нашего мира, и будут действовать до его скончания, да и после того. Так что именно они определили становление нашего мира — они сотворили наш мир.
* В 1965—1995 годах Петер Мительштедт был профессором кафедры теоретической физики Кельнского университета. В 2005 году в соавторстве с философом Паулем Вайнгартнером выпустил книгу «Законы природы».
https://www.inpearls.ru/