Современная космология: философские горизонты

Нетривиален мотив, побудивший Картера ввести в космологию антропный принцип. В некотором контрасте с самой формулировкой этого принципа он вовсе не связан с уточнением условий наблюдаемости чего бы то ни было во Вселенной. Картер стремился найти внеэмпирический критерий выбора между фридмановской и другими космологиями (и соответствующими концепциями реальности), так как фактуальных знаний в космологии для такого выбора очень не хватало. Проблема заключалась в объяснении, во-первых, совпадений так называемых Больших чисел (о которых говорили Эддингтон, а после него — Дирак, Иордан и другие исследователи). И, во-вторых, «взрывной неустойчивости Вселенной» даже к малым изменениям фундаментальных физических констант. Если бы их численные значения были «чуть-чуть» другими, Вселенная выглядела бы совершенно иной. В конечном счете, Картер пришел к выводу, что указанные обстоятельства далеки от свидетельства в пользу «экзотических теорий». По его словам, «скорее следует считать, что они подтверждают «обычную» теорию (расширяющаяся Вселенная в общей теории относительности)»¹. Однако, для этого как раз и требуется антропный принцип. Он ограничивает, во-первых, эпоху существования наблюдателя (который не мог бы появиться, например, ни в ранней Вселенной, ни на достаточно поздних стадиях ее эволюции). Во-вторых, численные значения фундаментальных физических констант, характеризующих уже нашу Вселенную (Метагалактику). Картер ввел представление об «ансамблях вселенных», в большинстве которых сочетания констант создают условия, неблагоприятные для существования наблюдателя. Вот почему связь земного наблюдателя с фундаментальными свойствами наблюдаемой им Вселенной приобретает особый характер; можно даже говорить об антропном измерении Вселенной.

Нетривиален и вклад антропного принципа в понимание взаимосвязи теории и физической реальности. Выясняется, что изучаемая космологией реальность, которая получает свою определенность в ее теориях, обладает особенностью, до сих пор выпадавшей из внимания эпистемологии. Ее свойства скоррелированы с условиями существования наблюдателя, с которым они взаимосвязаны единой эволюционной цепью. Человек оказался неотделимой частью Вселенной. Тем самым антропный принцип размыкает постоянно подчеркиваемый С. Хокингом мысленный круг, в котором теория должна описывать и объяснять реальность, но само понятие реальность зависит от теории. Понятие условий существования наблюдателя связывает наши познавательные способности с объективными свойствами физического мира. Вселенная теперь выступает не просто как данный нам в опыте «внешний мир», а как целое, неотделимой частью которого являемся мы сами.

Реальность может быть представлена как некоторое самоорганизующееся целое, одно из проявлений которого — фиксация на языке теории потенциальных условий становления сложноорганизованных структур, вплоть до познающего субъекта. Понятия теории и реальности выступают в контексте антропного принципа не только моментами нашего познавательного опыта, но и самого нашего существования в мире. Это соответствует духу известного высказывания К. Лоренца: «жить — значит познавать».

Если космологическая теория (релятивистская, инфляционная) раскрывает такие независимые от наблюдателя свойства Вселенной, которые делают возможным его существование, то решение проблем типа «существовала ли природа до человека?» или «имеют ли наши концепции реальности отношение к миру вне нас» становится более ясными. Наука доказывает, что наша Вселенная возникла задолго до появления человека. Если бы это была не имеющая отношения к природе символическая конструкция, выраженная языком математики и ничего более, то едва ли она давала бы импульс для обсуждения проблемы «условий существования» самого математически ориентированного наблюдателя. Из факта существования наблюдателя вытекают как объективное существование породившей его Вселенной, так и познаваемость мира в математизированных теориях.

Современная космология имеет дело далеко не только с наблюдаемыми объектами, величинами и корреляциями. Напротив, сфера наблюдаемой реальности в космологии незначительна по сравнению со сферой ненаблюдаемого. Эпистемологическая природа этой ненаблюдаемости различна. Во-первых, ненаблюдаемость выступает как логически неизбежное следствие обоснованных теорий. Пример: горизонты событий, очерчиваемые общей теорией относительности («внутренность» черных дыр; Вселенная за космологическими горизонтами). Какими критериями реальности следует описывать подобные объекты, ведь несмотря на их ненаблюдаемость никакого сомнения в их реальности нет? Теория описывает существование подобных объектов, но в каком смысле? Они не являются действительностью для наблюдателя на Земле, но совсем иначе выглядит дело для наблюдателя, «падающего» на сингулярность внутри черной дыры! Этот пример раскрывает относительность понятия существования в физической теории. Квантовая механика описывает некоторые свойства элементарных частиц, как существующих лишь потенциально до акта их наблюдения в макроприборах. Для космологии наиболее интригующим является, конечно, вопрос о том, какой наблюдатель «приготовил» квантовую Вселенную вблизи начального момента, с помощью какого прибора он зафиксировал ее физическую реальность? Это не могла быть некая трансцендентная сила, поскольку ее нельзя подвести под физическое понимание наблюдателя. Может быть, однако, прав Пенроуз, и копенгагенскую интерпретацию квантовой механики в данном случае использовать не стоит?

Наиболее обширна, однако, в современной космологии сфера виртуальной реальности, образуемая в свете доминирующей теории вакуумами разных типов. Это — бездонный океан, порождающий, опять-таки согласно теории, бесчисленные вселенные с бесконечно разнообразными свойствами. Существование этих объектов как физической реальности одними космологами признается (в силу неустранимой «теоретической потребности» в них), другими же отвергается как некая бессмыслица. Таким образом, Мультиверс оказывается «физико-теоретической», т. е. абстрактной реальностью, требующей вердикта со стороны реальности эмпирической, получаемого в опыте. Вот почему недостаточно ставить вопрос о реальности множества вселенных в общей форме.

Сказанное означает, на мой взгляд, что современная космология выделяет в концепции физической реальности еще один нюанс (который довольно безразличен для эпистемологического анализа лабораторной физики). Она должна быть скоррелирована с условиями нашего существования как наблюдателей, т. е. с нашим местом в процессе эволюционной самоорганизации Вселенной. Это поможет более адекватно понять нашу включенность в реальный мир и механизмы его познания (в форме относительных истин).

В.В. Казютинский

ТЕОРИЯ И ФАКТ В КОСМОЛОГИИ

Errare humanum est.

Современная космология опирается на гигантские по масштабам экстраполяции. Существующая система физического знания достигает в них пределов своей применимости. Появляются все более экстравагантные теории. Можно ли надеяться на их обоснование или же они так и останутся гипотетическими конструкциями? С помощью каких критериев следует их проверять? Какие теории (сценарии) в космологии получили подтверждение, а какие — серьезно в нем нуждаются? Как показывает эпистемологический анализ, основным и отнюдь не утратившим своего значения идеалом доказательности знания, позволяющим оценивать отношение теорий к объективной реальности, является для космологов их сопоставление с результатами экспериментов и наблюдений.

Долгое время космология располагала незначительным, по сравнению с другими разделами науки о Вселенной, объемом эмпирических знаний. Их не хватало для построения обоснованной модели нашей Метагалактики, которая рассматривалась в качестве Вселенной как целого. Вот почему космологию часто считали своего рода спекуляцией^[42]. Заниматься космологией было непрестижным. Это сказывалось и на оценке ее научного статуса. А.Л. Зельманов, космолог-профессионал высочайшего класса, предлагал называть космологию не наукой, а учением: «теория, в принципе, может и, следовательно, должна быть непосредственно подтверждена экспериментом или наблюдениями. Учение же может и не быть доступно непосредственной проверке экспериментом или наблюдениями. Таким образом, понятие “учение” полагается более широким, чем понятие “теории”». (Напомним, что для Зельманова Вселенная была объектом неизмеримо обширнее Метагалактики, включающим последнюю в качестве своей части). Это понимание космологии никакой поддержки в научном сообществе не получило и осталось, по-существу, неизвестным.

После появления внеатмосферных методов исследования эмпирический базис космологии совершенно изменился. Запущено или планируется к запуску в ближайшие годы большое число космических телескопов специально для проверки отношения к реальности космологических теорий и моделей. Принципиальная ненаблюдаемость областей мира за космологическими горизонтами сохраняется и сейчас, но статус космологии как науки более не вызывает прежних сомнений. По словам A.A. Старобинского, «замечательным достижением последнего десятилетия XX века стало превращение космологии в стандартную точную экспериментальную науку (точнее, в часть астрономии, в свою очередь, являющуюся частью физики), в которой дальнейшее развитие идет по обычной схеме»^[43]. Резкое (на порядки) усиление точности наблюдений стало, несомненно, примечательной чертой современной космологии. Но отметим, все же, вслед за А.Д. Пановым^[44], что в космологии возрастает роль нетрадиционной методологии, подразумевающей использование все более косвенных измерений, стандартов доказательности знания и др. С этой точки зрения даже такой общепризнанный феномен, как Большой взрыв, обосновывается не прямыми, а косвенными наблюдениями (реликтовым излучением, как следствием этого процесса; сам же он останется навсегда принципиально ненаблюдаемым). Но нетрудно заметить, что в некоторых ситуациях современная космология использует метаэмпирические критерии (когерентность, простота, красота знания). В своей совокупности они характеризуют «внутреннее совершенство» теории (А. Эйнштейн). На мой взгляд, они носят вспомогательный характер. Во всяком случае, решающим аргументом в пользу признания теории расширяющейся Вселенной послужили не красота фридмановских уравнений и не простота однородных моделей Вселенной, а наблюдательные тесты, добывать которые пришлось с огромным трудом на протяжении нескольких десятилетий. Что касается простоты, то она в данном случае лишь отпугивала значительную часть наблюдателей. Космология в силу специфики своего объекта (огромная сфера принципиально ненаблюдаемого) использует мета-эмпирические критерии совсем иного типа. Например, А.Л. Зельманов предложил считать одним из таких критериев сохранение тех или иных выводов космологии, уводящих нас за пределы наблюдаемой Вселенной при обобщении ее физико-теоретических оснований. Добавим, что ослабление норм исследования в космологии часто восполняется парадигмальными, социально-психологическими факторами, регулирующими систему взглядов в рамках сообщества космологов. В итоге, если значительная часть выводов в космологии достаточно надежно обоснована принятыми в науке эталонами доказательности знания, то есть в ней и немало такого, что этим эталонам соответствует не вполне.

1. Теория и факт в динамике космологии

В то время, как естествоиспытатели предпринимают огромные усилия для эмпирической верификации, фальсификации, выбора своих теорий, некоторые подходы в современной философии и эпистемологии науки оценивают подобные усилия довольно скептически. Отмечается, что эмпирическое знание в науке всегда «теоретически нагружено». Согласно тезису Куна-Фейерабенда, каждая теория сама формирует свои факты и ее независимая эмпирическая проверка невозможна. Между теорией и реальностью выстраивается почти непреодолимый барьер. Но существует и другая точка зрения — о единстве теоретического и эмпирического в динамике науки; она разрабатывается с позиций так называемого деятельностного подхода и приводит к противоположному выводу.

Моя точка зрения по этому кругу проблем сформировалась давно^[45] (отчасти под влиянием работ B.C. Степина^[46]) и в своей основе не изменялась, но, естественно, дополнялась и уточнялась. Ее можно суммировать так.

Во-первых, проблема должна рассматриваться в плане взаимосвязи двух типов научной деятельности: теоретической и экспериментально-наблюдательной, которые взаимодействуют между собой как непосредственно в сфере познания, так и через технологическую практику общества, выступающую важным стимулом познания. Проблема взаимной связи эмпирических и теоретических знаний в развитии различных теоретических систем науки и всей системы научного знания представляет собой лишь аспект или «срез» обсуждаемой проблемы. Особенность взаимосвязи эмпирического и теоретического в научной деятельности и научном знании (включая способы проверки научных теорий) определяется, по преимуществу, спецификой познаваемых объектов. Это касается и космологии.