CC BY
18
ФИЛОСОФИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ
2006.04.003. ЧИРКОВИЧ М.М., МИЛОШЕВИЧ-ЖЕЛЯР В. [ТРИ В ОДНОМ]: ПРИЧИННОСТЬ, ЭНТРОПИЯ И ФИЗИЧЕСКАЯ
ЭСХАТОЛОГИЯ.
CIRCOVIC M.M., MILOSEVIC-ZDJELAR V. Three' a crowd: On causes, entropy a. physical eschatology // Foundations of science. -Dordrecht etc, 2004. - Vol. 9, N 1. - P. 1-24.
Статья сербских философов Милана М. Чирковича (Астрономическая лаборатория, Белград, Югославия) и Весны Милоше-вича-Желяра (факультет физики и астрономии университета Манитоба, Виннипег, Канада) посвящена обсуждению вопроса о происхождении термодинамической временной асимметрии в наблюдаемой Вселенной. В этой связи авторы анализируют работы Хью Прайса1.
1. Введение. Проблема временной асимметрии в термодинамике представляет собой следующее. Из опыта известно, что энтропия в системе растет с течением времени. Лежащие в основе термодинамики динамические законы, которые управляют термодинамическими системами (будь эти законы ньютоновскими, релятивистскими или квантовыми), являются всегда симметричными во времени, а статистическая механика предсказывает, что энтропия может возрастать в обоих временных направлениях. Откуда же привходит асимметрия в термодинамику (и вообще в наш опыт)? Попытки ответить на этот вопрос предпринимались уже в античности. Проблема в ее современной форме была сформулирована ирландским физиком Эдвардом П. Курвервеллом (Edward P. Culverwell), который, анализируя исследования Л. Больцмана, заключил в 1890 г., что одна лишь
1 Cm.: Price H. Time' arrow and Archimedes' point. - Oxford, 1996; Price H. Boltzmann's time bomb // Brit. j. for philosophy of science. - Aberdeen, 2002. -Vol. 53, N 1. - P. 83-119.
кинетическая теория никогда не сможет добиться успеха в объяснении второго закона термодинамики.
Прайс защищает обоснованность низкоэнтропийного начального граничного условия: если начальное состояние Вселенной обладает чрезвычайно низкой температурой, то больцмановские статистические рассмотрения весьма вероятно приводят к росту энтропии по направлению в будущее, сквозь историю Вселенной. Он противополагает этот расчет той версии, которую он называет апричинно-частным приближением, теориям, которые выводят термодинамическую асимметрию из фундаментальных причин асимметрии либо из динамического механизма (подобно редукции состояния в квантовой механике), то, что он называет причиннообщими точками зрения. Эти два вида расчетов являются серьезными претендентами на объяснение временной асимметрии термодинамики.
Авторы не согласны с тем, что выдвинутые Прайсом приближения являются единственными серьезными претендентами на объяснение временной асимметрии термодинамики. Они предлагают свое приближение, которое основано на наблюдательном универсальном эффекте выбора, обращенном в обратном направлении, обусловленным нашим существованием в качестве наделенных разумом наблюдателей. Низкий уровень энтропии на заре космологической эволюции находит свое объяснение в эффектах наблюдательного выбора. Эффекты наблюдательного выбора воплощены антропным принципом. Этот принцип не является теологически окрашенным, он даже антитеологичен: «Видимая точная подстройка нашего космологического домена является загадочным эмпирическим фактом, нуждающимся в объяснении. Проектные гипотезы обеспечивают одно (теологическое) объяснение; сложно помыслить физическое или полностью научное объяснение, которое могло бы или не могло отыскать состоятельность в иных основаниях. Но антропная аргументация предоставляет альтернативное объяснение: если существует ансамбль вселенных (шиШуеге) с подходящим диапазоном изменения свойств (а текущие квантовые космологические модели, подобные модели хаотической инфляции Линде, убеждают в том, что это так и есть), то тогда и без какой-либо точной подстройки можно ожидать, что некоторые из этих вселенных будут пригодны для жизни. Даже если подобные все-
ленные находятся в меньшинстве, благодаря эффекту выбора наблюдения (безжизненные вселенные - те, в которых константы и параметры “неправильные”, не содержат наблюдателей и не могут быть наблюдаемы) такая теория может предсказать, что то, что мы можем наблюдать, является тем, что мы наблюдаем в действительности: Вселенная возникает подстроенной» (с. 2). Иными словами, и объяснение существования такого набора физических параметров нашего космологического домена, при котором возможно существование белковой жизни и ее развитие до уровня разумных наблюдателей, и низкоэнтропийные начальные условия для нашей Вселенной (понимаемой здесь как космологический домен), являются лишь следствием статистического, вероятностного характера эволюции, базирующейся на раздувающихся до мегамасштабов квантовых микрофлуктуаций в механизме хаотической инфляции.
2. Акаузально-антропное приближение. Прайс писал: «Мы никогда не сможем объяснить что-либо при полном отрыве от всего остального. Мы всегда принимаем что-то как уже данное и осуществляем поиск объяснения целевого явления уже в свете этого. Условия представляет фон для целевого явления. Условия могут включать в себя как принятые законы, так и “граничные условия”, принимающиеся как “данное” и непроблематичные в целях упрощения)» (цит. по: с.5).
Авторы с этим согласны, а в качестве базиса считают естественным принять максимально исчерпывающие условия, а именно наше существование в качестве наблюдателей, включенное в условия. В большинстве физических задач наблюдатель не предполагается или предполагается неявно, но в космологическом контексте это недопустимо.
Для прояснения приближений Прайса проводится следующий их разбор: 1) симметричные граничные условия - энтропия высока в прошлом; 2) симметричное условие по умолчанию - энтропия всегда стремится стать высокой; 3) асимметричный эффект наблюдательного выбора - наблюдаемая асимметрия.
Эта схема может быть сопоставлена с похожими схемами разбора для каузально общего воззрения: 1) асимметричное граничное условие - энтропия в прошлом мала; 2) асимметричная законоподобная тенденция - энтропия принуждается к росту - наблюдаемая асимметрия.
Акаузально частное воззрение: 1) асимметричное граничное условие - энтропия низка в прошлом; 2) симметричное условие по умолчанию - энтропия стремится быть высокой, ceteris paribus (при прочих равных условиях) - наблюдаемая асимметрия.
Итак, основная идея акаузально-антропного приближения состоит в следующем: уже обладая полученным из квантовой космологии полезным представлением о мультивселенной, мы могли бы применить его также и для объяснения prima facie чрезвычайно невероятного выбора локальных начальных условий. Другими словами, мы представляем, что все то, что существует и для чего мы будем использовать термин «мультиверс» (или «мультивселенная»), воспроизводит «великий этап» развертывания термодинамических историй скоплений вещества. «Но надо объяснить не то, что такая флуктуация существует (это закреплено больцмановским измерением), и не тот факт, что локальное начальное условие имеет чрезвычайно малую вероятность (это следует из концепции мультивер-са), а то, что нам выпало жить в такой атипичной области “большого целого”, которая практически всегда находится в равновесии» (с. 6). Антропно-акаузальное приближение является тем, что Прайс назвал «безасимметричным» проектом.
Чтобы постичь различие между двумя приближениями, достаточно поставить вопрос, было ли бы какое-либо различие между их достигнутыми целями - кроме того факта, что они пытаются объяснить термодинамическую асимметрию. Ясно, что полная теория, построенная вдоль акаузально-антропных линий, будет в нескольких аспектах отличаться от теории, которая выстроена вдоль акаузально-частных линий. Теория, направляемая акаузально-антропным приближением, включала бы в себя постулированный мультиверс, который можно было бы проверить независимо не только теоретически, но также и эмпирически (если домены не являются запечатанными, однако соединены топологически, решения полных квантовых уравнений поля возможны посредством червоточин); похоже, что это отсутствует в акаузально-частной теории (по крайней мере, в ее «минимальной» формулировке, которой Прайс как будто отдает предпочтение). С другой стороны, теория, ведомая акаузально-антропным приближением, будет включать особые свойства мыслящего наблюдателя, а также должна будет объяснить связь градиента энтропии с функционированием разума,
нечто, что было всецело вне пределов целей и догматов акаузаль-но-частично направляемой теории. Таким образом, мы имеем полное право подходить к приближениям раздельно (но также и не отбрасывая их подобие в некоторых пунктах).
3. Физическая эсхатология и неправдоподобие низкоэнтропийного будущего. Здесь с позиций эмпирических фактов рассматривается вопрос о вероятности существования вселенной Голдовского типа - модели симметричного во времени вновь коллап-сирующего мира с реверсированием градиента энтропии в точке максимального расширения, которую принимает Прайс в своих исследованиях. Современные эмпирические свидетельства о значениях космологических плотностей, полученные при помощи гравитационного линзирования сверхновых, убедительно свидетельствуют о том, что Вселенная не будет реколлапсировать, а также и о том, что замкнутая Вселенная в настоящее время маловероятна. Авторы не доверяют идее существования (никем до сих пор не наблюдавшегося) «темного вещества», которое могло бы обеспечить реколлапс Вселенной: «Если мы примем космологическое свидетельство при его номинальной ценности и отбросим реальность “большого сжатия”, то эта тактика не сможет убедить нас в том, что глобальная вероятность измерения будет сохранять временную асимметрию прайсовского приближения - за исключением нашей готовности расширить измерение на другой космологический домен и принять механизм антропного выбора. Действительно ли столь высока цена того, что вместо этого мы вполне можем рассматривать неоткрытый закон природы ad hoc?» (с. 9). В настоящее время есть все причины полагать, что Вселенная будет расширяться вечно в ускоряющемся темпе и до тех пор, пока вещество постепенно либо распадется (через протонный распад), либо аннигилирует (как электрон-позитронные пары), либо будет поглощено черными дырами. Положение может быть иным, если глобальная топология нетривиальна.
4. Заключение. Акаузально-антропное приближение приемлемо в той же мере, как и приближения Прайса. Но его преимуществом является большая полнота и емкость за счет принятия антропной концепции (или «подстройки»), полученной благодаря процессу развития квантовой космологии (модель хаотической инфляции). Важен также синтез с концепцией мультиверса, элимини-
рующий необходимость спецификации термодинамических условий «по умолчанию». В то же время многие достоинства акаузаль-но-частного приближения сохранены и в акаузально-антропной картине.
Хотя работы Прайса представляют собой шаг вперед, поскольку проводят критицизм каузально общего типа, они легковесно изображают существующую ситуацию, когда рассматривают поиски объяснения термодинамической асимметрии. «Будущее поведение Вселенной быстро становится признанной и легитимной целью повседневной научной работы... Становящаяся дисциплина физической эсхатологии уже достигла множества интересных результатов» (с. 11).
Д. О. Окунев, А.И. Панченко, В.А. Яковлев
2006.04.004. ХЕССЕНБРУХ А. ЗА ПРЕДЕЛАМИ ИСТИНЫ: УДОВОЛЬСТВИЕ ОТ НАНОБУДУЩЕГО.
HESSENBRUCH A. Beyond truth: Pleasure of nanofutures // HYLE: Intern. j. for philosophy of chemistry. - Karlsruhe, 2005. - Vol.8, N 3. -P. 34-61. - Mode of access: http://www.hyle.org.
Арне Хессенбрух - сотрудник Института Дибнера, созданного при Массачусетском технологическом институте (США). Статья, опубликованная параллельно в журнале «Techne: Research in philosophy and technology», посвящена анализу изменений взаимоотношений между наукой и обществом, произошедших в последние десятилетия, на примере нанотехнологии.
После Второй мировой войны в обществе стала господствовать точка зрения, что истина рождается в сфере чистой науки и передается в прикладные и технические науки. Автор солидаризируется с позицией Л. Флека, согласно которой такой подход недостаточен, так как упускает из виду обратную связь: Флек выделил экзотерическую (общедоступную, понятную непосвященным, открытую) и эзотерическую (тайную, скрытую, известную или понятную лишь посвященным) сферы науки и показал, что экзотерическая сфера представляет собой больше общественное, чем техническое понимание науки, благодаря чему эзотерическая сфера не
