Единая теория поля: Философский анализ современных проблем физики элементарных частиц и космологии. Опыт синергетнческого осмысления - Минасян Л.А.
ISBN 5-4S4-G0179-X
Скачать (прямая ссылка):
Известно, что все четыре типа взаимодействий описываются калибровочными полями. Электродинамика — также калибровочная теория, описываемая группой симметрии U(X), которая является абелевой. Абелевость группы — это проявление того факта, что кванты электромагнитного поля — фотоны не имеют заряда и не самодействуют сами с собой. Вследствие этого уравнения электродинамики являются линейными. Все решения уравнений электродинамики — калибровочно-инвариантны.
140
Глава З
Электродинамика и задала определенный стиль мышления и эталон, к которому должна стремиться каждая физическая теория. Об этом много писалось и говорилось. Раз в электродинамике все наблюдаемые калибро-вочно-инвариантны, то и все остальные взаимодействия не должны также зависеть от системы отсчета. Можно сказать, что это просто въелось в сознание. Здесь следует особенно четко различать принцип обшей ковариантности и принцип калибровочной инвариантности. Принцип общей ковариантности означает, что физические законы имеют одинаковый вид в разных системах отсчета. Однако из этой правильной оценки делается неправильный вывод о том, что и следствия из законов не должны зависеть от системы отсчета. Физический закон, установлешгый в физической теории» принципиально не является замкнутым. Уравнения любой гео-метрнзированной теории вырождены относительно преобразований локальной группы симметрии. Чтобы их решить, их надо откалибровать, т. е. закон природы надо дополнить уравнениями, которые описывали бы систему отсчета, и только потом решать систему уравнений. Электродинамика же — частный и очень специфический случаи, ибо группа ?/(3), как отмечалось, абелева, что само по себе является исключением среди остальных типов физических взаимодействий, И если уравнения, инвариантные относительно абелевой группы симметрии, могут быть записаны в замкнутой форме присутствующих в ней величин, то это не должно возводиться в методологический тфиндитг Ибо в других теориях уравнения, фиксітрующие физический закон, необходимо дополнять уравнениями, оігасьівающими наблюдения.
Принципиальное значение здесь имеет следующее обстоятельство: идея целостности физических объектов и средств наблюдения реализуются в квантовой теории и в классических геометрических теориях различным образом. В квантовой теории она реализуется процессом квантования, переходом к операторному представлению, а в классических геометр из иро ванны X теориях — путем введения дополнительных уравнений, задающих систему отсчета и, следовательно, состояние наблюдателей. В классической геометризированной теории система отсчета определяется как система, включающая множество наблюдателей, в отличие от квантовой теории, где система множества наблюдателей сразу приводит к проблемам. Таким образом, синтез квантового и геометрического представлений о природе физических полей является далеко нетривиальной задачей. По существу, здесь делается попытка двумя альтернативными способами, совместимость которых не очевидна, реализовать одну методологическую концепцию. Понятно, что нужна ключевая идея, объединяющая квантовый и геометрический подходы. Формулировку этой идеи надо искать при анализе тех проблем, которые существуют в обеих обсуждаемых теориях.
Философский анализ оснований
141
Концепция целостности, реализующаяся в геометризированных тео* риях, по своей сути эквивалентна идее самоорганизации. Однако без идеи самоорганизации невозможен анализ и тех проблем, которые возникают в квантовой теории при наличии множества наблюдателей. Квантовая тео* рия, с одной стороны, использует концепцию многовариантности путей эволюции (вероятностная динамика всегда многовариантна). Л, с другой стороны, именно она решает проблему устойчивости основных физических состояний (электрон не падает на ядро, например). Сопоставление этих двух аспектов квантовой теории приводит к мысли, что постоянная Планка h является отражением происходящих в природе процессов самоорганизации, причем на самом фундаментальном уровне представлений о материи и пространстве-времени. Так что, введение кванта действия и калибровка существующих геометрических теорий — операции, имеющие идентичный смысл. И совмещение этих двух процедур оказывается возможным именно в рамках идеи самоорганизации. Уже говорилось, что основную задачу физики видят в том, чтобы построить квантовую теорию гравитации. Но существует и другая точка зрения, высказываемая, например, Р. Пенроузом: «Традиционная физика относится с большим предубеждением к любым попыткам что-либо изменить в стандартной структуре квантовой механики. Несмотря на, по-видимому, непреодолимые трудности, возникающие при попытке применения правил квантовой механики к теории Эйнштейна, работающие в этой области исследователи, как правило, делали отсюда вывод о необходимости корректировки теории Эйнштейна, а не квантовой механики. Я же придерживаюсь практически противоположной точки зрения и считаю, что проблемы самой квантовой механики носят фундаментальный характер» [108. С, 284]. Иными словами, возможны различные подходы к синтезу этих теорий. Думается, что совмещение двух таких процедур как введение кванта действия и калибровка существуюших геометрических теорий осуществимо только в рамках идеи самоорганизации- Основная трудность здесь связана с тем, что до сих пор нет глубинного понимания, что из себя представляют фундаментальные постоянные в физике, на основе которых мы строим все многообразие проявлений нашего мира. Речь идет о постоянной Планка, іравитационной постоянной, скорости света и постоянной Больцмана. Почему они имеют такие значения, а не другие? И каким образом это связано с наличием в нашей Вселенной конкретного скалярного вакуума? Одним ю важнейших условий самоорганизации является требование открытости самоорган и-хуюшихся систем. Открытая система-это объект, качественные и количественные свойства которого обусловлены взаимодействием с другими объектами. Что можно сказать с этой точки зрения о нашей Вселенной? Безусловно, физическая Вселенная может быть рассмотрена как совокупность взаимооткрытых подсистем, к в этом смысле процессы самоорганизации в
