ОЖИДАЕТ ЛИ КРИЗИС ФУНДАМЕНТАЛЬНУЮ НАУКУ?

Какие выводы можно сделать на данном этапе развития наук о Вселенной? Лично мне представляется, что фундаментальная наука вошла в стадию кризиса. Речь идет о фундаментальной физике и космологии.

Физика. Сегодня мы имеем целый набор фундаментальных физических констант, входящих в основные физические законы и определяющих основные характеристики материи, но не понимаем, откуда следуют значения этих констант и почему они именно таковы. Причем, не наблюдается тенденции к уменьшению числа констант, хотя отдельные примеры этого существуют (выше говорилось, что некоторые константы удалось вывести из других констант). Но за каждой фундаментальной константой стоит неизвестная физика, непознанные фундаментальные свойства материи. Искусственное приведение констант к безразмерному числу, типа единицы, путем специального подбора единиц измерения физических величин не решает проблемы, а лишь "заметает проблему под ковер". Я полностью согласен с мнением Альберта Эйнштейна, что идеалом физики было бы такое описание природы, где все константы можно было бы вывести из первопринципов. Но этого как раз и не происходит. Наоборот, чем глубже мы проникаем в познание материи, тем больше появляется фундаментальных констант, которые можно получить только эмпирически. Это означает, что чем больше мы узнаем о Вселенной, тем больше фундаментальных вопросов это порождает.

Космология. Современная теория происхождения и эволюции Вселенной - Стандартная модель в космологии - вынуждена ввести гипотетическое скалярное поле, инфлатон, для объяснения инфляционной стадии расширения, а также ввести гипотетические темную материю и темную энергию. И если темная материя может быть вскоре объяснена тем или иным способом (массивные слабовзаимодействующие частицы, черные дыры), то инфлатон и темная энергия полны одних вопросов. В целом же, по сравнению с классической теорией Большого взрыва, современная космологическая теория выглядит довольно громоздкой. Согласно ней, мы живем в каком-то непонятном мире, наполненном темной энергией и темной материей, которые в среднем доминирует в Космосе, но мы почти ничего про них не знаем, и это не мешает нам жить. Кроме того, совершенно неизвестна природа и происхождение инфлатона - скалярного поля, вызвавшего инфляционную стадию расширения Вселенной, а затем породившего всю материю и фридмановскую стадию расширения.

Послушаем, например, что говорит ведущий научный сотрудник специальной астрофизической обсерватории РАН Олег Верходанов. В настоящее время мы не знаем, что такое темная материя и совершенно не представляем, что есть темная энергия. Мы не понимаем, почему во Вселенной есть вещество, но отсутствует антивещество. В Стандартной космологической модели есть 6 основных параметров, которые измерены с точностью до 1%, согласно результатам многих независимых исследовательских коллективов. И вот в последнее время новые результаты показывают некоторое рассогласование постоянной Хаббла и др. параметров с предыдущими результатами, причем далеко за пределом возможных ошибок, что вызывает озабоченность. Кроме того, на карте реликтового излучения обнаружены аномалии на больших масштабах, говорящие в пользу неизвестной физики в период космологической инфляции [Верходанов О. Нестыковки в космологии. Постнаука 2018. Режим доступа: www.youtube.com].

Опять физика. Инфлатон и скалярное поле Хиггса настойчиво намекают нам, что мы можем обитать в среде (пространстве-времени), наполненной прочими скалярными полями. Эти скалярные поля могут отвечать за объединение электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий. Но конкретика тут очень важна, а она то нам неизвестна. Может быть, при тех или иных условиях наш физический вакуум окажется неустойчивым, и этой Вселенной придет конец...

Опять космология. Существует оригинальная альтернативная космологическая гипотеза Николая Горькавого и соавторов [Горькавый Н., Васильков А., Мазер Дж. Возможное решение проблемы космологической постоянной (25-29 июня 2018). Режим доступа: https://aftershock.news/?q=node/710282&full; Сафин Р. Внутри черной дыры. Астроном Николай Горькавый нашел центр Вселенной (20.03.2018). Режим доступа: https://up74.ru/articles/obshchestvo/101456; Астрономы нашли центр Вселенной (21.03.2018). Режим доступа: https://aftershock.news/?q=node/628779]. Она совсем иначе интерпретирует ускоренное расширение Вселенной, отрицает наличие темной энергии и постулирует наличие Большой черной дыры в "центре" мироздания. Причем, подтвердить или опровергнуть эту гипотезу в ближайшем будущем вряд ли возможно. Не окажется ли на следующем этапе науки такая ситуация: возможно успешное сосуществование принципиально разных представлений о Вселенных, одинаково хорошо математически и физически аргументированных? Причем таких, что выбор между ними на основе эмпирического критерия осуществить будет невозможно?

И снова физика с космологией. Реальная плотность энергии физического вакуума (вместе с темной энергией) всего 10-29 г/см3. Для обычной физики макромира, в котором мы живем, и для нашего обихода это все равно, что нуль. А меж тем квантовая физика, учитывающая нулевые колебания вакуума, дает бесконечную (!) плотность энергии вакуума, если нет ограничений сверху на частоту колебаний. Если же учесть минимально возможное планковское время 10 в степени минус 43 с, и отсюда взять верхний предел для частоты нулевых колебаний, то получим конечную величину плотности энергии вакуума. Но эта конечная величина все равно абсурдно велика 10 в степени 94 г/см3! Даже вся масса наблюдаемой Вселенной намного меньше - 10 в степени 57 г. Этот парадокс - большая проблема. Впрочем, сам планковский масштаб фундаментален и пределен, и нам непонятен. Пока не видно существенного успеха в разработке квантовой теории гравитации. А без нее ничего надежного о физике на планковском масштабе сказать нельзя. Но именно на планковском масштабе, в этой "пространственно-временной пене", где могут появляться все мыслимые и немыслимые топологические пространственно-временные образования, именно там зародилась наша Вселенная, согласно современным представлениям [Штерн Б.Е. Прорыв за край мира. О космологии землян и европиан / Борис Е. Штерн. - М.: Троицкий вариант, 2014. - 304 с., С.88-94.]. Итак, остались одни вопросы...

А вот, что пишут о кризисе фундаментальной науки др. авторы.

Послушаем российско-американского историка физики Геннадия Горелика. Оказывается, кризис фундаментальной физики уже обсуждается в солиднейшем научном журнале "Nature", причем особенно четко об этом говорит теоретик-космолог Джордж Эллис. В частности, Дж. Эллис указывает на то, что теория струн и суперсимметричная теория не дали проверяемых предсказаний в течение вот уже 40 лет, а термин "Мультивселенная" вообще не оправдан, поскольку в принципе эту идею невозможно проверить. Физик Алексей Буров говорит о том, что несмотря на такие успехи, как открытие бозона Хиггса (2012 г.) и регистрация гравитационных волн (2015-16 гг.), никакие новые фундаментальные идеи себя не подтвердили. А гравитационные волны и бозон Хиггса были предсказаны век и полвека назад, соответственно. Вполне возможно, что до самых планковских масштабов никакой новой физики нет. А до планковских масштабов нам добраться с помощью лабораторных экспериментов вряд ли удастся. Кроме того, современные ученые, похоже, утратили могучий стимул исследования тайн природы, а в арсенале у них осталось лишь любопытство (как они сами признают). Но энергии любопытства вряд ли хватит для прорыва в фундаментальной физике. Великие ученые имели гораздо более мощный стимул познания - нечто вроде горячей интеллектуальной любви к Богу, понимаемому как Причина всего сущего, вне границ конкретной религии или философии. Великими учеными двигало нечто вроде религиозного убеждения, что Вселенная совершенна и доступна глубокому рациональному познанию. Отсюда может следовать, что величайшие достижения физики уже закрыты для современного ученого, утратившего подлинный стимул к науке [Горелик Г. Кризис современной науки? (10.09.2016). Режим доступа: https://snob.ru/profile/30651/blog/113404].

Философ Алексей Левин пишет, что специалисты в области теории элементарных частиц, релятивистской астрофизики и космологии стали сравнивать современное состояние фундаментальной науки с ситуацией конца XIX в., когда в физике назрел кризис. Так и сегодня, самая успешная великая теория в фундаментальной физике, Стандартная модель элементарных частиц, имеет существенные недостатки, говорящие о ее неполноте. Во-первых, Стандартная модель не включает гравитацию и не предлагает пути к построению квантовой теории гравитации. Во-вторых, эта модель не может предсказать свойств частиц, составляющих темную материю, модель их просто не содержит. В-третьих, Стандартная модель не может объяснить наличие массы у нейтрино. В-четвертых, модель не выявляет динамику спонтанного нарушения симметрии электрослабого взаимодействия. В-пятых, Стандартная модель не выстраивает однозначной связи с теорией космологической инфляции. В интервью с главным научным сотрудником ИЯИ РАН Сергеем Троицким было отмечено, что в Стандартной модели элементарных частиц существует набор из 19(!) свободных параметров, который ниоткуда не следует. А это вызывает вопросы и порождает сложности. По мнению С. Троицкого, ситуация была бы гораздо лучше, если бы все эти 19 параметров не нужно было эмпирически находить, а можно было бы вычислить или хотя бы свести к одному параметру, действительно свободному и эмпирически определяемому. А пока что можно говорить о кризисной ситуации в фундаментальной физике [Левин А. Натуральна ли естественность? (24.12.2018). Режим доступа: https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/434468/Naturalna_li_estestvennost].

О неполноте Стандартной модели в физике элементарных частиц (не путать со Стандартной моделью в космологии!) говорит исследователь из МИФИ Константин Белоцкий. С одной стороны, кажется, что после создания Стандартной модели фундаментальная физика уже закончена. Ведь очень многие эксперименты ее хорошо подтверждают. С другой стороны, гравитация никак пока не квантуется, т.е. не удается разработать квантовую теорию гравитации. Кроме того, ни частицы темной материи, ни темная энергия не вписываются в Стандартную модель. Полной загадкой с точки зрения Стандартной модели является скалярное поле, которое привело к инфляционной стадии расширения Вселенной и к Большому взрыву. Не совсем понятно почему стабилен физический вакуум. Даже давно известные частицы нейтрино плохо вписываются в Стандартную модель [Белоцкий К. (НИЯУ МИФИ). Что не так с современной физикой? (2011). Режим доступа: www.youtube.com].

Но если никакой новой физики, кроме Стандартной модели, не существует вплоть до планковских масштабов, то наши перспективы на новые фундаментальные открытия весьма плачевны. В лабораторных условиях нам не добраться до планковских масштабов энергии. Даже космические наблюдения мало нам помогут. Вот какие аргументы можно привести на этот счет. Послушаем ведущего научного сотрудника Отделения теоретической физики ФИАН Алексея Семихатова: "Проблема "добраться" до достаточно малой длины - то есть "разглядеть", что именно там происходит, - возникает из-за наличия фундаментального свойства природы, так называемого соотношения неопределенностей. Что это за соотношение? Оно по существу означает вот что: любая попытка посмотреть на явление сколько-нибудь пристально непременно оказывает на это явление неконтролируемое воздействие, причем тем более неконтролируемое, чем более мелкие детали вас интересуют. Чуть по-другому то же самое звучит так: для того чтобы различать малый масштаб, требуется большая энергия. Именно отсюда и вытекает необходимость постройки ускорителей (таких как Большой адронный коллайдер): нужно разгонять частицы всё сильнее, если мы хотим изучить всё более мелкие детали. Применительно к планковской длине постройка соответствующего ускорителя невозможна по причинам, далеко выходящим за рамки финансовых. Чтобы "добраться" до планковского масштаба, необходимо собрать в одном месте едва ли не всю энергию, что есть во Вселенной. Она когда-то и была заключена в таком предельно малом, планковском объеме, но лишь в момент, близкий к рождению нашей Вселенной. В ближайшем обозримом будущем повторения подобного не предвидится. Отсюда и наша обреченность на косвенные - очень косвенные - попытки выяснить, что же реально происходит на планковских масштабах". Что же касается трудностей создания квантовой теории гравитации, Алексей Семихатов говорит так: "С теорией гравитации - той самой общей теорией относительности Эйнштейна - всё плохо. Теория Эйнштейна описывает, как материя и энергия во Вселенной изменяют свойства пространства-времени таким образом, что между носителями массы и энергии возникает притяжение. Но это классическая - не квантовая - теория. Применим к ней квантование так, как мы это умеем делать в других случаях. Квантовые эффекты (в отличие от классического описания) оказываются ничтожными даже для малых объектов масштаба атомного ядра (и даже много меньших!). Казалось бы, всё хорошо? Нет, потому что имеется масштаб, на котором квантовые эффекты становятся не просто большими, а неконтролируемо огромными, лишая всякого смысла сами наши попытки в них разобраться. Этот и есть планковский масштаб. Настоящая квантовая теория гравитации нам неизвестна. Угадать, как она устроена, исходя из классической теории гравитации, не получается из-за специальных свойств этой последней. Но именно неизвестные нам правила игры квантовой гравитации царят на планковских масштабах. Они же определяют конечную судьбу черных дыр, от них же зависело всё, что происходило в момент рождения Вселенной. Поскольку уже классическая гравитация имеет дело с влиянием материи на структуру пространства-времени, естественный ход мысли подсказывает, что на планковском масштабе с самим пространством-временем что-то сильно не так. Скорее всего, оно не существует ни в каком привычном нам смысле. Проникновение туда, где это происходит, принесло бы нам потрясающее знание о том, что самая, казалось бы, базисная ткань мироздания на самом деле сложена из чего-то еще более фундаментального - чего-то, что может взять и сформировать пространство-время, а может, наверное, существовать и в совершенно иных формах" [Семихатов А. Небезобидное квантование. Режим доступа: http://www.vokrugsveta.ru/nauka/article/175165]. Илья Хель пишет: "...планковская масса намного, намного более массивна, чем любые частицы, которые мы когда-либо создавали; она в 10 в степени 19 раз тяжелее протона! Длина Планка, точно так же, в 10 в степени 14 раз меньше любого расстояния, которое мы когда-либо зондировали, а планковское время в 10 в степени 25 раз меньше любого прямо измеренного", и еще: "Эти энергетические масштабы в 10 в степени 15 раз выше, чем те, которых может достичь Большой адронный коллайдер, и в 100000000 раз больше самых энергетических частиц, которые создает сама Вселенная (космические лучи высокой энергии), и даже в 10000 раз выше показателей, которых достигла Вселенная сразу после Большого Взрыва" [Хель И. Почему существуют пределы того, что могут прогнозировать физики? (19.04.2017). Режим доступа: http://www.vokrugsveta.ru/nauka/article/175165].

Кстати, мы подошли к пределу наших возможностей экспериментального проникновения не только в микромир, но и к пределу возможностей в наблюдательной астрономии в том смысле, что мы очень близко подобрались к границе видимой Вселенной - космическому горизонту. А то, что находится за космическим горизонтом, от нас принципиально скрыто. Но ведь именно там может быть спрятана главная тайна Вселенной! В зависимости от соотношения скорости сигнала, т.е. скорости света, и темпа расширения Вселенной, нам в будущем может открыться часть того, что сегодня за космическим горизонтом, а может и наоборот. В рамках теории космологической инфляции возможно существование других вселенных, полностью отъединенных от нашей вселенной с точки зрения классической гравитации, но связанных в одно целое квантово-гравитационными эффектами. Иначе говоря, за горизонтом, пространство может иметь другую топологию, например, в виде тора или додекаэдра. Ведь, если характерные размеры сложных топологических фигур превышают размер космического горизонта, то мы не сможем это отличить от привычной нам геометрии и топологии [Топология Вселенной. Режим доступа: http://femto.com.ua/articles/part_2/4125.html; Прохоров М.Е. Может ли наша Вселенная быть конечной и топологически сложной? (30.12.2003). Режим доступа: http://www.astronet.ru/db/msg/1195692; Прохоров М. Вселенная, как додекаэдр (01.04.2006). Режим доступа: http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/2651; Мадера А. Какую форму имеет наша Вселенная? (2002). Режим доступа: https://www.nkj.ru/archive/articles/4632]. Итак, поскольку мы уже близко подошли к пределу наблюдаемого пространства-времени, то в некотором смысле мы подошли к кризисной черте.

Вселенная в виде тора (взято с инета)

Далее. Специалист в области философии науки, онтологии и теории познания Андрей Павленко отмечает следующее. Теория космологической инфляции привела к новым важным изменениям в осмыслении действительности. Во-первых, стало еще более очевидным, что для проникновения в тайны мироздания необходимо объединение усилий физики элементарных частиц и космологии. Уже идет процесс объединения наук. Космос стал приобретать целостный образ организма, познание одной стороны которого (микромира) невозможно без познания другой его стороны (мегамира). В связи с антропным принципом, т.е. существованием органической, разумной жизни в нашей Вселенной, следующим этапом должно стать объединение физики и космологии с химией и биологией, а в перспективе - с антропологией и психологией. Во-вторых, в настоящее время принципиально возросла роль математики и сферы теоретической науки, при отставании сферы экспериментальной и наблюдательной. Сегодня в физике элементарных частиц и космологии теории и гипотезы могут долгое время не подкрепляться прямыми эмпирическими фактами. И даже во многих отношениях могут быть не проверяемыми в принципе. Хотя, против такого положения вещей выступают многие исследователи, считая подобные теории ненадежным знанием [Павленко А.Н. Место "Хаоса" в новом мировом порядке (Методологический анализ оснований хаотической космологии). Вопросы философии, М. 2003, N9. С. 39-53. Режим доступа: https://iphras.ru/page49365212.htm].

В последнее время обостряется социально-психологический аспект взаимодействия научного сообщества и общества в целом, что осложняет общую ситуацию с кризисом фундаментальной науки. Научное знание стало настолько специфическим и не понимаемым, не воспринимаемым подавляющим большинством членов общества, что возникло некое отчужденное отношение к науке. Я хочу сказать, что, с одной стороны, люди уважают достижения прикладной науки (которая подарила нам смартфон), а с другой стороны, смотрят на развитие и результаты фундаментальной науки весьма безразлично, часто - с недоверием, а в большинстве случаев - вообще никак не смотрят. Во многом виновата сама научная деятельность, которая развивает узкие сферы человеческой личности, часто в ущерб полноценному гармоничному ее развитию. Так, интеллект, рациональность стали доминирующим аспектом развития души, за что приходится расплачиваться, в том числе, ростом психических расстройств, потерей смысла жизни, отчуждением человека от человека.

Как отметил Алексей Семихатов, особенно плохо воспринимается формализованное, насыщенное математикой знание. Такие материалы просто отпугивают читателя. А как вынуждено вести себя научное сообщество? Узкому кругу членов научного сообщества приходится постоянно тренировать интуицию и дискурсивное мышление в своей области ради успешного занятия своей наукой. Универсальный здравый смысл и интуиция, которые помогают нам ориентироваться в большинстве жизненных ситуаций, не срабатывают в специфической профессиональной сфере деятельности. Более того, здравый смысл и жизненная интуиция даже сильно ограничивают восприятие достижений наук. Такая ситуация уже давно произошла в физике и космологии. (Уже с XVIII в. образованная часть общества перестала понимать фундаментальную физику и химию.) Специалистами в области когнитивной психологии установлено, что даже способный в физике человек довольно плохо понимает, как он решает учебные задачи в своей области. Что уж говорить про научные задачи... Задним числом исследователь рационализирует сложный путь поиска решения, полагая, что он прекрасно понимает, как он это сделал [Почему наука такая сложная? Вопрос науки (2017). Режим доступа: www.youtube.com].

Все это говорит о некоей ограниченности нашего способа познания. Не исключено даже, что высокий уровень сложности глобальных проблем, которые пытается решить космология и фундаментальная физика, даже внутри научного сообщества будет приводить к существенному недопониманию. А если отчуждение к фундаментальной науке будет расти в обществе, то это грозит деградацией фундаментальной науки, поскольку лишит ее не только финансирования, но и притока молодых и талантливых ученых.

Но хуже другое. Если общество будет поглощено духом потребительства, если ученый и мыслитель утратит мотивацию поиска научной истины ради самой истины и забудет про научную честность, то фундаментальную науку ждет духовное разложение. Под красивой оберткой начнут выдавать псевдонаучные результаты, деформирующие мировоззрение человека. А некоторые достижения в прикладной науке будут маскировать немощь науки фундаментальной. Боюсь, что мы движемся именно в таком направлении...

Все вышеперечисленные проблемы настоятельно требуют активного обсуждения с целью поиска решений (см., например, [Пружинин Б.И. Псевдонаука сегодня. Вестник РАН, том 75, N2, 2005. - С.117-125. http://vivovoco.astronet.ru/VV/PAPERS/ECCE/PSEUDO.HTM; Скосарь В.Ю. Академик Вернадский о взаимоотношениях науки, философии и религии. Сборник докладов VII-ой научно-практической конференции с международным участием "Социальная онтология в структурах теоретического знания", г. Ижевск, октябрь 2015. Режим доступа: http://samlib.ru/s/skosarx_wjacheslaw_jurxewich/wernadskij-1.shtml; Буланенко М.Е. Понятие истины в современной науке и концепция коммуникативной рациональности. Вестник ТГЭУ, N3. 2010. - С. 90-99. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/ponyatie-istiny-v-sovremennoy-nauke-i-kontseptsiya-kommunikativnoy-ratsionalnosti; Чубукова Е.И. Коммуникативно-прагматическая концепция истины в философии языка Ю. Хабермаса // Серия "Symposium", Методология гуманитарного знания в перспективе XXI века. , Выпуск 12 / К 80-летию профессора Моисея Самойловича Кагана. Материалы международной научной конференции. 18 мая 2001 г. Санкт-Петербург. Санкт-Петербург : 2001. C.255. Режим доступа: http://anthropology.ru/ru/text/chubukova-ei/kommunikativno-pragmaticheskaya-koncepciya-istiny-v-filosofii-yazyka-yu-habermasa; Минеев В.В. В поисках оснований науки: проблема рациональности. Вестник КГПУ им. В.П. Астафьева, 2007 (3). Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=11781510]).

Скосарь В.Ю., г.Днепр, ноябрь 2019 г.