Куда пришла физика.
Научный метод основан на точных наблюдениях, измерениях, экспериментах и логических выводах. Впечатляющий рост уровня жизни, развитие медицины и фантастических технологий, увеличение качества и продолжительности жизни происходит благодаря фундаментальной науке. Мощь присущих ей методов обусловлена тем, что в науке нет священных догм, все необходимо доказать, все можно оспорить и изменить в свете новых данных.
Человечеству потребовалось несколько тысяч лет, чтобы разработать научный метод: античные культуры больше полагались на мифы, традицию и поэзию. Люди повсеместно верили в то, что Земля плоская, расположена среди безбрежного океана и покоится на спине огромного слона, черепахи или другого мифического животного. Черепаха стояла на спине черепахи большего размера и так далее, образуя бесконечную “башню черепах”.
[Spoiler (click to open)]В 5 веке до нашей эры греческий философ Демокрит предложил, что все состоит из неделимых частиц - атомов. Более 2000 лет спустя англичанин Джон Дальтон изучал свойство газов и предложил атомную теорию строения веществ. Ботаник Роберт Броун обнаружил беспорядочное движение мельчайших частичек, плавающих в воде, что приписал к их столкновению с крошечными частицами, ныне известными как молекулы. На рубеже 19 века атомная теория получила широкое признание, и ученые начали исследовать атомы. Им удалось обнаружить, что они также не являются неделимыми, а состоят из тяжелого ядра в центре и легких электронов, расположенных на окружающей его “орбите”. Атомы в основном состоят из пустого пространства: если представить, что ядро размером с шарик для настольного тенниса, то орбита электронов - это стадион.
Последующие исследования показали, что ядра состоят из протонов и нейтронов, которые в свою очередь можно разделить на кварки, которые, возможно, представляют собой крошечные вибрирующие струны, которые в свою очередь состоят из… и так до бесконечности, как в древней “башни черепах”! Как только наука открывает еще более фундаментальные составляющие материи, она обязана понять, из чего они состоят, как и почему. Попытки объяснить природу вещей через призму опирающихся на все более глубокие слои структур не могут привести к обнаружению чего-то настоящего и существующего, что бы лежало в основе мира. Кажется, что Вселенная соткана из чего-то “реального”, но это невозможно.
Такая цепочка несколько расплывчатых рассуждений подтверждается точным научным анализом. Оглядываясь вокруг, мы видим людей, деревья, здания, звезды, изображения удаленных галактик и крохотных вирусов, и мир видится нам осязаемым и реальным. Мы привыкли думать, что материя существует, что пространство неизменно, что время течет равномерно, а события либо происходят, либо нет. Однако если копнуть глубже, то можно обнаружить, что видимая реальность начинает распадаться. То, что невооруженному взгляду кажется плотной материей, на самом деле - собрание пульсирующих, вращающихся, вибрирующих, появляющихся и исчезающих мельчайших “кусочков”, окруженных пустым пространством. Чем пристальнее мы вглядываемся, тем они менее реальны.
Что можно назвать настоящим и существующим? Радуги в небе иллюзорны: они созданы отражением солнечного света в каплях дождя. Мы можем наслаждаться их мимолетной красотой, несмотря на то, что они “существуют” как миражи, а не “вещи”. У них есть название, но они нематериальны.
Чтобы что-то могло быть истинным и реальным, оно должно быть одинаковым повсюду и для всех. В противном случае его существование зависит от наблюдателя - и, таким образом, не является абсолютным. Мы допускаем наличие разных истин или несовместимых точек зрения в сфере человеческих отношений, искусства, политики, толкования истории, но ожидаем, что материальный мир свободен от такой неоднозначности: в конце концов, мы же не видим вирусы или горы мерцающими, как миражи в горячем воздухе. Однако при тщательном рассмотрении ничто в физическом мире не остается неизменным или не выглядит одинаковым для всех наблюдателей - и потому не может быть реальным.
Наряду с общей теорией относительности, квантовая механика - величайшее открытие физики 20 века. Она отвергает представление о мире как об огромном часовом механизме - осязаемом, реальном, и полностью предсказуемом, и заменяет его миром теней: частицы мимолетно появляются из пустого пространства и быстро в нем растворяются, удаленные объекты сообщаются друг с другом мгновенно и без каких-либо средств связи, явления и их противоположности сосуществуют.
Квантовая механика - это точная и хорошо проверенная наука, лежащая в основе большинства современных технологий. В то же время ее логика и свойства сильно отличаются от нашего интуитивного понимания мира. Еще со времени знаменитых бесед Бора и Эйнштейна о реальности, существовании, роли случайности и роли наблюдателя, физики стараются соотнести парадоксальный мир квантовой механики с нашей интуицией. Важный вклад в эти дискуссии внес ученый, философ и мечтатель Джон Арчибальд Уилер - один из самых мудрых физиков 20 века.
Уилер считал, что “физика - это механизм создания чего-то из ничего”, и хотел понять, как точно это работает. Он поставил перед учеными вопрос: “Почему существование?”, а в качестве ответа сформулировал гипотезу “соучаствующей Вселенной”.
Отправной точкой для мыслителя был эксперимент с отложенным выбором, в котором создается впечатление, что можно повлиять на события в далеком прошлом. В его самой ошеломительной, космической версии “прошлое” может означать миллиарды лет назад.
Согласно общей теории относительности, пространство изгибается вокруг галактик и искривляет лучи света, формируя так называемые “гравитационные линзы”. При движении от очень удаленного и яркого объекта свет изгибается, расщепляется и прибывает на Землю разными путями.
В квантовой механике у частиц наблюдается “раздвоение личности”: они могу принимать разное обличие, становясь волнами или частицами в зависимости от того, как за ними наблюдают. Эти описания несопоставимы, так как волны заполняют пространство, гасят или усиливают друг друга, а частицы двигаются по определенным траекториям. Наблюдатель на Земле получит разные результаты в зависимости от того, будет ли он измерять волновые или корпускулярные свойства фотонов, испущенных далеким квазаром.
Таким образом, сегодняшнее решение экспериментатора изучить конкретную “личность” фотона как будто заставляет его задним числом стать волной или частицей миллиард лет назад.
Такой неожиданный вывод противоречит законам физики и логики и ведет к нарушению основополагающего принципа причинно-следственной связи.
Шерлок Холмс остроумно заметил, что, исключив невозможное, мы получаем истину, какой бы невероятной она ни была. Поскольку уже происшедшие события изменить невозможно, Уилер усомнился в их реальности, пока их не наблюдают. Он выразил это словами: ”Явление - не реальное явление, до наблюдения этого явления”. Таким образом Уилер разрешил парадокс влияния на прошлое: фотоны в данном эксперименте представляют собой просто потенциальные возможности, а не реальные явления, пока они не достигли телескопа.
Вселенная Уилера соучаствующая, поскольку она создана наблюдателями. Все проявляется благодаря взаимодействию наблюдателя и наблюдаемого объекта. Каждый акт наблюдения реализует потенциал событий, заставляя их проявиться как нечто осязаемое. Как же тогда возникла Вселенная, если она требует наблюдателя для реализации, в то время как наблюдатели являются ее частью? Кто такие (или что такое?) наблюдатели во Вселенной Уилера? Не заменил ли Уилер один парадоксальный вопрос на другой, еще более странный?
Уилер назвал процесс возникновения Вселенной цепочкой самовозбуждения. Он объяснил это так: “Начиная со времени Большого взрыва, Вселенная расширяется и охлаждается Спустя эоны такого динамичного развития в ней появилась способность наблюдать. Посредством механизма эксперимента с отложенным выбором наблюдение - соучастие придает вселенной осязаемую “реальность” не только сейчас, но и с самого начала. Говорить о Вселенной как о самовозбуждающейся цепочке означает говорить о соучаствующей Вселенной”. Вселенная со всем ее содержимым и физическими законами выстраивает себя посредством цепочки самовозбуждения. Уилер называет это “законом без закона”, чтобы подчеркнуть отсутствие первопричины или начала этого процесса.
Соучаствующая Вселенная нематериальна в том смысле, что она не создана из мельчайших кусочков чего-то осязаемого. Она соткана из информации, а не просто описывается с помощью информации. Уилер ввел выражение “частицы из единицы”. (Вольный перевод английского выражения “it from bit”. Частицы - это материя, “it”; единица - это информация, “bit”. Он объясняет это так: “частицы из единицы” символизируют идею о том, что в физическом мире, в его основе - в большинстве случаев очень глубоко - все имеет нематериальный источник и объяснение…”
Это описание, с трудом вписывающееся в материалистическую парадигму, совершенно естественно для буддизма. В то время как физики считают “частицы из единицы” спорной и провокационной идеей, Третий Кармапа Рангджунг Дордже объясняет, что “все пусто, но без помех проявляется бесчисленными способами”. Буддист сказал бы, что глаз на изображении самовозбуждающейся Вселенной смотрит сам на себя, не понимая этого. Явления возникают благодаря двойственности - проведению различий между наблюдателем и наблюдаемым. Произвольное разграничение между ними разбивает целостность бытия и создает видимость независимого существования. Рангджунг Дордже давал поучения о том, что, несмотря на то, что “природа истины… - несоставная”, обусловленный мир возникает в силу иллюзорного разделения между воспринимающим и воспринимаемым: Самовыражение, которое не существует как таковое, понимается как нечто вещественное. Из-за неведения самоознавание определяется как “я”. Приверженность этой двойственности вызывает блуждание в обусловленном мире.
Не все физики признают теорию Уилера. Однако его фундаментальные вопросы взбудоражили воображение физиков и указали на пробелы или несоответствия в существующих парадигмах.
Противоречия всегда служат движущей силой - как внутреннего человеческого развития, так и внешнего мира. Так, комфортный буржуазный образ жизни может лишить нас мотивации развивать вневременные качества; развитие становится возможным, когда знакомые понятия и модели поведения больше не могут разрешать проблемы или приносить удовлетворение.
Точно так же и наука процветает благодаря внутренним противоречиям. Ученые любят аномалии и парадоксы, потому что, благодаря им резко проявляется ограниченность существующих на данный момент знаний, описательного языка или мировоззрения. Как показывают вышеприведенные примеры, логичные выводы квантовой механики демонстрируют ошибочность наивного материализма. Мир не сделан из чего-то плотного, а существование и не-существование - не абсолютны. Сегодня некоторые физики считают, что на глубинном уровне сами пространство и время возникают из поля информации, подобно изображениям, возникающим из пикселей на экране компьютера. Как отметил Эйнштейн, “время и пространство представляют собой способы нашего мышления, а не условия, в которых мы живем”.
Уилер полагал, что “однажды мы обязательно увидим, что принцип, лежащий в основе существования прост, красив и очевиден…” Сомневаюсь, что это произойдет благодаря научному методу , который действует в обусловленном мире и нуждается в объектах или явлениях для изучения. Даже мир, построенный из “частиц из единицы”, - абстрактный, неосязаемый и сотканный из информации, опирается на концепции. В Махамудре Ганга Тилопа указывает на тщетность попыток понять необусловленную суть мира: ”С помощью интеллекта не заглянуть за интеллект”. Действительно, само определение понятий и слов ведет к ограничениям. Для того, чтобы объяснить понятия, нужно ввести новые понятия, объясняющие предыдущие, которые требуют новых объяснений, и так одна концепция на другой - как эти “бесконечные черепахи”! Физики ищут Священный Грааль с характерным скромным названием “Теория Всего”, и этот поиск никогда не закончится, поскольку не может быть окончательного ответа в рамках концепций.
Изучая истинную природу реальности, наука приближается к своим принципиальным ограничениям. Действительно, основа научного метода - объективное наблюдение существующих явлений. Однако оба эти представления неточны: нет объективного способа отделить наблюдение от наблюдаемого, и явления не имеют объективного существования. Наука не может выйти за пределы этого ограничения, а также не видит в этом необходимости. Углубляя понимание обусловленного мира, наука помогает нам его искусно использовать, делая потрясающие открытия, развивая немыслимые возможности и фантастические технологии.
Человечеству потребовалось несколько тысяч лет, чтобы разработать научный метод: античные культуры больше полагались на мифы, традицию и поэзию. Люди повсеместно верили в то, что Земля плоская, расположена среди безбрежного океана и покоится на спине огромного слона, черепахи или другого мифического животного. Черепаха стояла на спине черепахи большего размера и так далее, образуя бесконечную “башню черепах”.
[Spoiler (click to open)]В 5 веке до нашей эры греческий философ Демокрит предложил, что все состоит из неделимых частиц - атомов. Более 2000 лет спустя англичанин Джон Дальтон изучал свойство газов и предложил атомную теорию строения веществ. Ботаник Роберт Броун обнаружил беспорядочное движение мельчайших частичек, плавающих в воде, что приписал к их столкновению с крошечными частицами, ныне известными как молекулы. На рубеже 19 века атомная теория получила широкое признание, и ученые начали исследовать атомы. Им удалось обнаружить, что они также не являются неделимыми, а состоят из тяжелого ядра в центре и легких электронов, расположенных на окружающей его “орбите”. Атомы в основном состоят из пустого пространства: если представить, что ядро размером с шарик для настольного тенниса, то орбита электронов - это стадион.
Последующие исследования показали, что ядра состоят из протонов и нейтронов, которые в свою очередь можно разделить на кварки, которые, возможно, представляют собой крошечные вибрирующие струны, которые в свою очередь состоят из… и так до бесконечности, как в древней “башни черепах”! Как только наука открывает еще более фундаментальные составляющие материи, она обязана понять, из чего они состоят, как и почему. Попытки объяснить природу вещей через призму опирающихся на все более глубокие слои структур не могут привести к обнаружению чего-то настоящего и существующего, что бы лежало в основе мира. Кажется, что Вселенная соткана из чего-то “реального”, но это невозможно.
Такая цепочка несколько расплывчатых рассуждений подтверждается точным научным анализом. Оглядываясь вокруг, мы видим людей, деревья, здания, звезды, изображения удаленных галактик и крохотных вирусов, и мир видится нам осязаемым и реальным. Мы привыкли думать, что материя существует, что пространство неизменно, что время течет равномерно, а события либо происходят, либо нет. Однако если копнуть глубже, то можно обнаружить, что видимая реальность начинает распадаться. То, что невооруженному взгляду кажется плотной материей, на самом деле - собрание пульсирующих, вращающихся, вибрирующих, появляющихся и исчезающих мельчайших “кусочков”, окруженных пустым пространством. Чем пристальнее мы вглядываемся, тем они менее реальны.
Что можно назвать настоящим и существующим? Радуги в небе иллюзорны: они созданы отражением солнечного света в каплях дождя. Мы можем наслаждаться их мимолетной красотой, несмотря на то, что они “существуют” как миражи, а не “вещи”. У них есть название, но они нематериальны.
Чтобы что-то могло быть истинным и реальным, оно должно быть одинаковым повсюду и для всех. В противном случае его существование зависит от наблюдателя - и, таким образом, не является абсолютным. Мы допускаем наличие разных истин или несовместимых точек зрения в сфере человеческих отношений, искусства, политики, толкования истории, но ожидаем, что материальный мир свободен от такой неоднозначности: в конце концов, мы же не видим вирусы или горы мерцающими, как миражи в горячем воздухе. Однако при тщательном рассмотрении ничто в физическом мире не остается неизменным или не выглядит одинаковым для всех наблюдателей - и потому не может быть реальным.
Наряду с общей теорией относительности, квантовая механика - величайшее открытие физики 20 века. Она отвергает представление о мире как об огромном часовом механизме - осязаемом, реальном, и полностью предсказуемом, и заменяет его миром теней: частицы мимолетно появляются из пустого пространства и быстро в нем растворяются, удаленные объекты сообщаются друг с другом мгновенно и без каких-либо средств связи, явления и их противоположности сосуществуют.
Квантовая механика - это точная и хорошо проверенная наука, лежащая в основе большинства современных технологий. В то же время ее логика и свойства сильно отличаются от нашего интуитивного понимания мира. Еще со времени знаменитых бесед Бора и Эйнштейна о реальности, существовании, роли случайности и роли наблюдателя, физики стараются соотнести парадоксальный мир квантовой механики с нашей интуицией. Важный вклад в эти дискуссии внес ученый, философ и мечтатель Джон Арчибальд Уилер - один из самых мудрых физиков 20 века.
Уилер считал, что “физика - это механизм создания чего-то из ничего”, и хотел понять, как точно это работает. Он поставил перед учеными вопрос: “Почему существование?”, а в качестве ответа сформулировал гипотезу “соучаствующей Вселенной”.
Отправной точкой для мыслителя был эксперимент с отложенным выбором, в котором создается впечатление, что можно повлиять на события в далеком прошлом. В его самой ошеломительной, космической версии “прошлое” может означать миллиарды лет назад.
Согласно общей теории относительности, пространство изгибается вокруг галактик и искривляет лучи света, формируя так называемые “гравитационные линзы”. При движении от очень удаленного и яркого объекта свет изгибается, расщепляется и прибывает на Землю разными путями.
В квантовой механике у частиц наблюдается “раздвоение личности”: они могу принимать разное обличие, становясь волнами или частицами в зависимости от того, как за ними наблюдают. Эти описания несопоставимы, так как волны заполняют пространство, гасят или усиливают друг друга, а частицы двигаются по определенным траекториям. Наблюдатель на Земле получит разные результаты в зависимости от того, будет ли он измерять волновые или корпускулярные свойства фотонов, испущенных далеким квазаром.
Таким образом, сегодняшнее решение экспериментатора изучить конкретную “личность” фотона как будто заставляет его задним числом стать волной или частицей миллиард лет назад.
Такой неожиданный вывод противоречит законам физики и логики и ведет к нарушению основополагающего принципа причинно-следственной связи.
Шерлок Холмс остроумно заметил, что, исключив невозможное, мы получаем истину, какой бы невероятной она ни была. Поскольку уже происшедшие события изменить невозможно, Уилер усомнился в их реальности, пока их не наблюдают. Он выразил это словами: ”Явление - не реальное явление, до наблюдения этого явления”. Таким образом Уилер разрешил парадокс влияния на прошлое: фотоны в данном эксперименте представляют собой просто потенциальные возможности, а не реальные явления, пока они не достигли телескопа.
Вселенная Уилера соучаствующая, поскольку она создана наблюдателями. Все проявляется благодаря взаимодействию наблюдателя и наблюдаемого объекта. Каждый акт наблюдения реализует потенциал событий, заставляя их проявиться как нечто осязаемое. Как же тогда возникла Вселенная, если она требует наблюдателя для реализации, в то время как наблюдатели являются ее частью? Кто такие (или что такое?) наблюдатели во Вселенной Уилера? Не заменил ли Уилер один парадоксальный вопрос на другой, еще более странный?
Уилер назвал процесс возникновения Вселенной цепочкой самовозбуждения. Он объяснил это так: “Начиная со времени Большого взрыва, Вселенная расширяется и охлаждается Спустя эоны такого динамичного развития в ней появилась способность наблюдать. Посредством механизма эксперимента с отложенным выбором наблюдение - соучастие придает вселенной осязаемую “реальность” не только сейчас, но и с самого начала. Говорить о Вселенной как о самовозбуждающейся цепочке означает говорить о соучаствующей Вселенной”. Вселенная со всем ее содержимым и физическими законами выстраивает себя посредством цепочки самовозбуждения. Уилер называет это “законом без закона”, чтобы подчеркнуть отсутствие первопричины или начала этого процесса.
Соучаствующая Вселенная нематериальна в том смысле, что она не создана из мельчайших кусочков чего-то осязаемого. Она соткана из информации, а не просто описывается с помощью информации. Уилер ввел выражение “частицы из единицы”. (Вольный перевод английского выражения “it from bit”. Частицы - это материя, “it”; единица - это информация, “bit”. Он объясняет это так: “частицы из единицы” символизируют идею о том, что в физическом мире, в его основе - в большинстве случаев очень глубоко - все имеет нематериальный источник и объяснение…”
Это описание, с трудом вписывающееся в материалистическую парадигму, совершенно естественно для буддизма. В то время как физики считают “частицы из единицы” спорной и провокационной идеей, Третий Кармапа Рангджунг Дордже объясняет, что “все пусто, но без помех проявляется бесчисленными способами”. Буддист сказал бы, что глаз на изображении самовозбуждающейся Вселенной смотрит сам на себя, не понимая этого. Явления возникают благодаря двойственности - проведению различий между наблюдателем и наблюдаемым. Произвольное разграничение между ними разбивает целостность бытия и создает видимость независимого существования. Рангджунг Дордже давал поучения о том, что, несмотря на то, что “природа истины… - несоставная”, обусловленный мир возникает в силу иллюзорного разделения между воспринимающим и воспринимаемым: Самовыражение, которое не существует как таковое, понимается как нечто вещественное. Из-за неведения самоознавание определяется как “я”. Приверженность этой двойственности вызывает блуждание в обусловленном мире.
Не все физики признают теорию Уилера. Однако его фундаментальные вопросы взбудоражили воображение физиков и указали на пробелы или несоответствия в существующих парадигмах.
Противоречия всегда служат движущей силой - как внутреннего человеческого развития, так и внешнего мира. Так, комфортный буржуазный образ жизни может лишить нас мотивации развивать вневременные качества; развитие становится возможным, когда знакомые понятия и модели поведения больше не могут разрешать проблемы или приносить удовлетворение.
Точно так же и наука процветает благодаря внутренним противоречиям. Ученые любят аномалии и парадоксы, потому что, благодаря им резко проявляется ограниченность существующих на данный момент знаний, описательного языка или мировоззрения. Как показывают вышеприведенные примеры, логичные выводы квантовой механики демонстрируют ошибочность наивного материализма. Мир не сделан из чего-то плотного, а существование и не-существование - не абсолютны. Сегодня некоторые физики считают, что на глубинном уровне сами пространство и время возникают из поля информации, подобно изображениям, возникающим из пикселей на экране компьютера. Как отметил Эйнштейн, “время и пространство представляют собой способы нашего мышления, а не условия, в которых мы живем”.
Уилер полагал, что “однажды мы обязательно увидим, что принцип, лежащий в основе существования прост, красив и очевиден…” Сомневаюсь, что это произойдет благодаря научному методу , который действует в обусловленном мире и нуждается в объектах или явлениях для изучения. Даже мир, построенный из “частиц из единицы”, - абстрактный, неосязаемый и сотканный из информации, опирается на концепции. В Махамудре Ганга Тилопа указывает на тщетность попыток понять необусловленную суть мира: ”С помощью интеллекта не заглянуть за интеллект”. Действительно, само определение понятий и слов ведет к ограничениям. Для того, чтобы объяснить понятия, нужно ввести новые понятия, объясняющие предыдущие, которые требуют новых объяснений, и так одна концепция на другой - как эти “бесконечные черепахи”! Физики ищут Священный Грааль с характерным скромным названием “Теория Всего”, и этот поиск никогда не закончится, поскольку не может быть окончательного ответа в рамках концепций.
Изучая истинную природу реальности, наука приближается к своим принципиальным ограничениям. Действительно, основа научного метода - объективное наблюдение существующих явлений. Однако оба эти представления неточны: нет объективного способа отделить наблюдение от наблюдаемого, и явления не имеют объективного существования. Наука не может выйти за пределы этого ограничения, а также не видит в этом необходимости. Углубляя понимание обусловленного мира, наука помогает нам его искусно использовать, делая потрясающие открытия, развивая немыслимые возможности и фантастические технологии.