Серия «Имеет ли мир право быть понятным» · Часть 2 из 4
В первой части мы разобрали, что знаменитое «логика в физике перестала работать» - подмена: сломалась не логика, а привычка требовать, чтобы электрон был похож на бильярдный шар. И всё же за этой привычкой стоит глубокое, очень человеческое желание. О нём и поговорим.
Желание механического мира
Желание простое: чтобы мир в основе был механическим - из чего-то, что движется и толкается, как понятные нам вещи. Довод в его пользу выглядит почти неотразимо:
Мир описывается через взаимодействия при законах сохранения (иначе материю можно было бы творить из ничего). А взаимодействие в пределе механично. Значит, мир механичен на любом уровне - не по постулату, а по необходимости.
Здесь спрятан один шаг, на котором держится всё. Слово «механический» имеет два смысла:
- слабый - «описуемо математическими законами с сохранением величин»; в этом смысле механично всё, включая квантовую теорию (она и зовётся механикой), но наглядности он не даёт;
- сильный - «сводимо к локальным телам, движущимся в обычном пространстве»; вот эта наглядная механика нам и нужна.
Вывод «взаимодействие → механика» честен только для слабого смысла, а он-то и так принят. Переход к сильному - не логическое следствие, а отдельная гипотеза о мире.
И сразу оговоримся, чтобы не было перекоса: это законная гипотеза и законный вопрос. Формула отвечает на «сколько» - что и в каком количестве произойдёт. А механист спрашивает «как» - как это устроено внутри. Это разные вопросы, и второй не менее научен, чем первый. Физика не вправе отмахнуться от «как» - она может лишь честно сказать, какой ценой на него отвечать в каждой из картин.
Две картины одной математики
Тут стоит сразу снять историческую неточность, которую часто допускают. Законы сохранения не были изначально немеханичны - наоборот. Сохранение импульса и энергии родилось внутри механики Ньютона и Лейбница. Механика сплошных сред выводится из механики частиц статистически. И сам принцип наименьшего действия исторически вырос из механики - и его, в принципе, можно подавать как следствие механики среды, а не как мистический первичный закон.
А теорема Нётер (1918) - вершина последующей абстракции: она показала, что сохранение можно вывести из одной только симметрии, не закладывая никакого механического основания. Так возникают две картины одной и той же математики:
- Механическая. Первично - движущаяся среда; симметрия и принцип наименьшего действия суть её следствия. Картина конкретнее и налагает на природу больше требований.
- Абстрактная. Первичны симметрия и действие; механика - лишь один из возможных способов их реализовать. Картина более общая и требует меньше.
И вот честная суть: математика и предсказания у обеих одинаковы. Разница только в том, что взять за первичное. Логика не заставляет выбрать ни ту, ни другую - это выбор основания, а не теорема.
И ещё важная поправка к расхожему мнению, будто механическая картина «нагружена сильнее». Да, она постулирует конкретную среду. Но и абстрактный мейнстрим платит свою цену - и немалую: волновая функция в абстрактном конфигурационном пространстве, зоопарк постулированных полей, калибровочные симметрии, вводимые руками, процедура перенормировки, тёмная материя и тёмная энергия как заполнители дыр. Где «постулатов и сущностей» в итоге больше - вопрос совсем не очевидный. Каждая картина покупает экономию в одном месте, доплачивая в другом.
Что дальше
Итак, математика и предсказания у механической и абстрактной картины одинаковы, и за свою красоту платят обе. Казалось бы, выбрать между ними нельзя в принципе - это дело вкуса, а не физики.
Но это не так. Есть один-единственный опыт, который превращает спор из философского в экспериментальный - и который чуть не убил механическую мечту. Имя ему - теорема Белла. С неё начнём третью часть.