Влияние Гейзенберга и Чу
Я хочу вернуться к новой парадигме в науке и обсудить ее главные особенности. Недавно я попытался составить некий набор критериев нового мышления в науке. Я предлагаю шесть критериев: первые два относятся к нашим взглядам на природу, остальные четыре — к нашей эпистемологии. Я считаю, что эти шесть критериев являются общими для всех наук признаками мышления в новой парадигме; но поскольку это послесловие к "Дао физики", то я проиллюстрирую их примерами из физики, а также вкратце скажу, как они отражаются в мистических традициях Востока.
Прежде чем обсуждать эти шесть критериев, мне хотелось бы сказать о моей глубокой благодарности и о моем долге перед двумя выдающимися физиками, которые стали моим главным источником вдохновения и решительно повлияли на мой образ научного мышления,
— Вернером Гейзенбергом и Джеффри Чу. Книга Гейзенберга "Физика и философия" — его классическое изложение истории и философии квантовой физики — оказала громадное влияние на меня, тогда еще молодого студента, и оставалась моим спутником все годы учебы и исследовательской работы в области физики; и сегодня я вижу, что зерно "Дао физики" посеял во мне именно Гейзенберг. Мне выпало счастье познакомиться с Гейзенбергом в начале 70-х; у нас с ним было несколько больших дискуссий, а когда я закончил книгу, он вместе со мной прочитал всю рукопись, главу за главой. Его личная поддержка и ободрение помогли мне выдержать те трудные годы, когда развивать и защищать радикально новую идею мне одному было не по силам.Джеффри Чу, в отличие от Гейзенберга и других великих основателей квантовой физики, принадлежит к иному поколению, но у меня нет сомнений, что будущие историки науки оценят его вклад в физику
XX века столь же высоко. Если Эйнштейн произвел революцию в научной мысли благодаря теории относительности, а Бор и Гейзенберг своей интерпретацией квантовой механики внесли в нее столь радикальные изменения, что даже Эйнштейн отказался принять их, то Чу сделал третий революционный шаг в физике XX века. Его теория бутстрапа в физике частиц объединяет квантовую механику и теорию относительности в новую теорию, которая знаменует собой радикальную ломку всех западных представлений о фундаментальных науках.Я был очарован теорией Чу и его философией науки с первой нашей встречи с ним около двадцати лет назад, и с тех пор мы постоянно поддерживали тесные контакты и обмен идеями. Наши регулярные дискуссии были для меня постоянным источником вдохновения и окончательно сформировали мой научный кругозор.
Новая парадигма в научном мышлении
Теперь я позволю себе вернуться к моим шести критериям нового мышления в науке. Первый критерий касается отношения между частью и целым. В механистической, то есть классической научной парадигме считалось, что в любой сложной системе динамика целого может быть описана через свойства частей. Если вы знаете части
— их фундаментальные свойства и механизмы взаимодействия, — вы можете вывести, по крайней мере в принципе, динамику целой системы. Поэтому правило было такое: чтобы понять любую сложную систему, ее нужно разбить на части. И сами части не могут быть описаны иначе, как только посредством расщепления их на еще более мелкие части. Но, если эту процедуру продолжать, вы неминуемо придете в какой-то момент к фундаментальным "строительным кирпичикам" — элементам, субстанциям, частицам и т. п. — со свойствами, которые уже не поддаются объяснению. Из этих фундаментальных строительных кирпичиков с их фундаментальными законами взаимодействия вы теперь можете строить что-нибудь целое и пытаться объяснить динамику этого целого свойствами составляющих частей. Это началось еще в Древней Греции во времена Демокрита; потом эту процедуру формализовали Декарт и Ньютон, и она считалась общепринятым научным подходом вплоть до конца XX века.В новой парадигме соотношение между частью и целым более симметрично. Мы считаем, что, если свойства частей дают определенный вклад в наше понимание целого, то и сами эти свойства могут быть полностью поняты только через динамику целого. Целое первично, и если вы понимаете динамику целого, то можете
— по крайней мере в принципе — вывести из нее свойства и паттерны взаимодействия всех частей. Эта смена приоритетов между частями и целым произошла в науке — прежде всего в физике — в период становления квантовой теории. Именно в те годы физики, к великому своему удивлению, обнаружили, что не могут больше пользоваться понятием части — например, атома или частицы — в его классическом смысле. Части уже не могли быть четко определены: их свойства менялись в зависимости от организации эксперимента.Постепенно физики осознавали, что природу на атомном уровне нельзя представить как механическую вселенную, составленную из фундаментальных кирпичиков; скорее, это сеть отношений, и в конечном счете в этой взаимосвязанной паутине вообще нет никаких частей. Что бы мы ни назвали "частью", это фактически всего лишь паттерн, который обладает некоторой устойчивостью и только поэтому привлекает наше внимание. Новые соотношения между частью и целым произвели столь сильное впечатление на Гейзенберга, что даже свою автобиографию он назвал
"Der Teil und das Game" — "Часть и целое".Осознание единства и взаимной связи всех вещей и событий и восприятие любого феномена как проявления фундаментальной целостности
— еще одна важнейшая общая черта всех восточных мировоззрений. Можно сказать даже, что это — самая сущность этих мировоззрений, да и вообще любых мистических традиций. Все сущее — это взаимозависимые, неразделимые и вместе с тем преходящие паттерны одной и той же высшей реальности.Второй критерий
новой научной парадигмы касается перехода от мышления в терминах структуры к мышлению в терминах процесса. В соответствии со старой парадигмой, существуют фундаментальные структуры, а еще
— силы и механизмы взаимодействия между структурами; из всего этого и образуются процессы. В новой парадигме процесс мыслится как первичная категория, и любая структура, которую мы наблюдаем, есть проявление лежащего в ее основе процесса.Процесс приобрел статус фундаментального понятия в физике благодаря теории относительности Эйнштейна. Признание того факта, что масса есть форма энергии, привело к исключению из научного тезауруса таких понятий, как материальная субстанция и фундаментальная структура. Субатомные частицы не состоят из какого-то материала: это паттерны энергии. Энергия же ассоциируется с активностью, с процессами, а это означает, что природа субатомных частиц принципиально динамична. Наблюдая их, мы никогда не видим ни субстанции, ни какой бы то ни было фундаментальной структуры. То, что мы наблюдаем, представляет собой динамические паттерны, беспрерывно переливающиеся друг в друга,
— постоянный танец энергии.
Мышление, основной категорией которого является процесс, в высшей степени присуще восточным мистическим традициям. Чем больше изучаешь тексты индуистов, буддистов и даосов, тем очевиднее становится, что мир они представляют как движение, поток, перемены. И именно образ космического танца Шивы, в процессе которого непрерывно сотворяются и растворяются все формы, открыл мне глаза на параллели между современной физикой и восточным мистицизмом.
В современной физике представление о Вселенной как машине сменилось картиной взаимосвязанного динамического целого, части которого существенно взаимозависимы и должны мыслиться как паттерны космического процесса. Для того чтобы в такой взаимосвязанной паутине отношений определить какой-то объект, мы обрываем некоторые из взаимосвязей
— концептуально, но также и физически с помощью наших приборов для наблюдения, — и, поступая таким образом, изолируем некоторые паттерны и интерпретируем их как объекты. Различные наблюдатели могут делать это по-разному. Например, если вы хотите идентифицировать электрон, можно оборвать некоторые его связи с остальным миром различными способами — используя различную технику наблюдения. Соответственно, электрон может проявить себя как частица, а может — как волна. Что при этом увидите вы — зависит от того, как вы на это смотрите.
Эту решающую роль наблюдателя в квантовой физике установил не кто иной, как Гейзенберг. По Гейзенбергу, невозможно говорить о природе, не говоря одновременно с этим о себе. И в этом заключается мой третий критерий новой парадигмы в научном мышлении. Я уверен, что он справедлив для всех современных наук, и я хочу назвать его переходом от объективной науки к науке эпистемной. В старой парадигме научные описания считались объективными, то есть независимыми от человека-наблюдателя и от процесса познания. Согласно новой парадигме, мы считаем, что в описание естественных явлений должна явным образом входить эпистемология
— описание процесса познания. Среди ученых нет согласия относительно того, что считать истинной эпистемологией, но растет согласие в том, что эпистемология должна будет стать неотъемлемой частью всякой научной теории.
Идея процесса познания как неотъемлемой части человеческого понимания реальности хорошо известна каждому, кто изучает мистицизм. Мистическое знание никогда не достигается отстраненным, объективным наблюдением: оно непременно предполагает полное участие наблюдающего, всего его существа. Фактически, мистики идут значительно дальше Гейзенберга. В квантовой физике наблюдатель и наблюдаемое уже не могут быть отделены друг от друга, но еще могут различаться; мистики в глубокой медитации достигают состояния, когда различие между наблюдателем и наблюдаемым исчезает полностью, субъект и объект сливаются в единое целое.
Четвертый критерий
новой парадигмы является, по-видимому, самым глубоким и самым трудным для физиков. Он касается древнего сравнения познания со строительством. Ученые говорят о фундаментальных законах, о фундаменте знаний — знания должны строиться на прочном и надежном основании, то есть фундаменте; существуют фундаментальные строительные блоки, фундаментальные уравнения, фундаментальные постоянные, фундаментальные принципы. Метафора знания как сооружения, покоящегося на крепком фундаменте, сопровождает всю западную науку и философию на протяжении тысяч лет.
Между тем фундамент научного знания не всегда бывает прочным. Его не однажды приходилось переделывать, а несколько раз
— разрушать полностью. Каждая крупная научная революция начиналась с того, что из-под ног ученых уплывал именно фундамент науки. Так, Декарт писал о науке того времени в своем знаменитом "Рассуждении о методе": "Я пришел к выводу, что на таком зыбком основании не может быть построено что-либо прочное". И тогда же Декарт поставил задачу построить новую науку на прочном фундаменте. Прошло триста лет, и вот что написал Эйнштейн в автобиографии, комментируя достижения квантовой физики: "Тогда ощущение было такое, словно почва ушла из-под ног и нигде не видно никакой тверди, на которой можно было бы что-то построить".
И так снова и снова, на протяжении всей истории науки, возникало ощущение, что фундамент знаний сдвигается, а то и рушится. Нынешняя смена парадигм в науке тоже вызывает подобное ощущение; но теперь это, возможно, происходит в последний раз
— не потому, что больше не будет прогресса или перемен, а потому, что больше не будет никакого фундамента. Будущей науке не потребуется твердой основы, на которой должен строиться храм знаний, и мы сможем заменить метафору храма метафорой сети. Подобно тому как мы видим окружающую нас реальность как сеть отношений, наши описания (понятия, модели, теории) также образуют взаимосвязанную сеть, отражающую наблюдаемые явления. В такой сети не будет ничего первичного или вторичного, как не будет и никакого фундамента.
Новое представление о системе знаний как о сети без какого-либо фундамента заставляет ученых испытывать сильнейший дискомфорт. Впервые это представление было отчетливо сформулировано Джеффри Чу тридцать лет назад в виде так называемой бутстрап-теории частиц. Согласно этой теории, природа не может быть сведена ни к каким фундаментальным сущностям вроде "строительных кирпичиков" вещества; она может быть понята только через ее самосогласованность. Вещи существуют в силу их взаимосогласованных отношений, и вся физика должна быть выведена из единственного требования
— чтобы все составляющие были согласованы друг с другом и самосогласованны.
За истекшие тридцать лет Джеффри Чу и его коллеги разработали на основе бутстрап-теории полную теорию субатомных частиц и более общую философию природы. Философия бутстрапа отказывается не только от фундаментальных кирпичиков материи, но и вообще от каких бы то ни было фундаментальных сущностей
— фундаментальных констант, законов или уравнений. Материальная Вселенная выглядит как динамическая паутина взаимосвязанных событий. Ни одно из свойств любой части этой паутины не является фундаментальным: все они вытекают из свойств других частей, и всеобщая согласованность их взаимосвязей определяет структуру всей паутины.
То, что философия бутстрапа не признает никаких фундаментальных сущностей, делает ее, на мой взгляд, одной из глубочайших философских систем Запада. В то же время, она столь непривычна для нашего традиционного научного мышления, что ее придерживается лишь небольшая часть физиков. Между тем отказ признать какие-либо фундаментальные сущности
— вполне обычное явление в восточной философии, особенно в буддизме. Можно сказать, что контраст между "фундаменталистами" и "бутстрапперами" в физике частиц имеет свою аналогию — контраст между доминирующими течениями в западной и в восточной философии. Сведение природы к фундаментальным кирпичикам восходит к древним грекам, в чьей философии оно возникло и утвердилось вместе с двойственностью "материя —дух". С другой стороны, для восточной философии характерны воззрения на природу как на паутину взаимоотношений без каких-либо фундаментальных сущностей. Самое яркое свое выражение и наиболее серьезную разработку эти воззрения нашли в буддистской школе махаяна, и, когда я писал книгу "Дао физики", поразительное соответствие между физикой бутстрапа и буддистской философией я постарался сделать главным содержанием и кульминацией книги.
Все четыре критерия новой парадигмы в научном мышлении, которые я представил выше, взаимосвязаны. Природа рассматривается как внутренне связанная динамическая сеть отношений, включающая и человека-наблюдателя как неотъемлемую часть. Все части этой сети
— всего лишь относительно устойчивые паттерны. Соответственно, природные явления описываются сетью понятий, среди которых ни одно не является более фундаментальным, чем любое другое.
Эти новые концептуальные установки немедленно порождают важный вопрос: если все со всем связано, то как можно надеяться что-то понять в этом "всем"? Если все естественные явления в конце концов взаимосвязаны, то для того, чтобы объяснить хотя бы одно из них, мы должны знать и понимать все остальные, что явно немыслимо. Как же превратить философию бутстрапа и паутины в научную теорию? Только приняв тот факт, что существует приблизительное знание. Если нас устраивает приблизительное понимание природы, то мы можем описывать избранные группы явлений, пренебрегая другими, менее существенными. Так можно объяснить многие явления, используя для этого немногие другие, и в результате понять различные аспекты природы приблизительно, не ставя себе задачи понять все сразу.
Переход от истины к приблизительному описанию
— очень серьезный шаг для всей современной науки; он-то и составляет мой пятый критерий. Картезианская парадигма основывалась на вере в определенность научного знания, о чем однозначно и заявил Декарт. Новая парадигма признает, что все научные понятия и теории ограниченны и приблизительны. Наука никогда не обеспечивает полного и определенного понимания. Ученые не имеют дела с истиной (если под ней понимать точное соответствие между описанием и описываемым феноменом); они имеют дело с ограниченными и приблизительными описаниями реальности. Самую красивую формулировку этого критерия я нашел у Луи Пастера: "Наука развивается через попытки ответить на все более тонкие вопросы, которые касаются все более глубокой сущности естественных явлений".
Интересно и этот новый научный подход современной науки сравнить с позицией мистиков, и здесь мы встречаемся с одним из существеннейших различий между учеными и мистиками. Мистиков обычно не интересует приблизительное знание. Их цель
— абсолютное знание, включая понимание всего сущего. Прекрасно сознавая сущностную взаимосвязанность всех аспектов Вселенной, они понимают, что объяснить нечто означает в конечном счете показать, как это нечто связано со всем остальным. Поскольку же это невозможно, мистики часто настаивают на том, что ни одно отдельно взятое явление невозможно объяснить полностью. Поэтому обычно они стремятся не к объяснению чего-то, а к прямому, не-интеллектуальному переживанию единства всех вещей.
Мой шестой критерий, наконец, выражает не наблюдение, а скорее призыв. Я уверен, что перед угрозой ядерного холокоста и опустошения нашей естественной среды обитания нам не остается ничего другого, как только радикально изменить методы и системы ценностей, на которые опираются наши науки и технологии. И пусть последним критерием звучит мой призыв к переходу от философии доминирования и контроля над природой (включая в нее и человеческие существа) к философии сотрудничества и ненасилия.
В основе нашей науки и технологии лежит верование, что вместе с пониманием природы мужи обретают владычество над природой. Я не случайно выбираю слово мужи: я хочу подчеркнуть очень глубокую связь между механистическим мировоззрением в науке и системой ценностей патриархата. Стремление контролировать все и вся
— чисто мужская склонность. В истории западной науки и философии эта связь наиболее ярко воплощена в личности Фрэнсиса Бэкона, который еще в XVII веке расхваливал новые эмпирические методы в науке, употребляя при этом страстные и откровенно злобные выражения. Природу пора "загнать, затравить", писал он, "поставить на службу", "сделать рабыней", "взять под стражу"; а задача ученых состоит в том, чтобы "пытками выбить из нее все секреты". Это представление природы в образе женщины под пытками, из которой добывают ее секреты с помощью механических устройств, сильно напоминает процессы над ведьмами в том же семнадцатом веке; Бэкон знал, о чем говорил, поскольку состоял генеральным прокурором при короле Джеймсе I. В его лице мы уже видим решительную и пугающую связь между механистическими науками и патриархальными ценностями; эта связь трагически отразилась на всем дальнейшем развитии науки и технологии.
До
XVII века цель науки состояла в мудрости, постижении естественного порядка и гармонической жизни в этом порядке. В XVII веке это отношение к природе (его можно назвать экологическим) изменилось на противоположное. После Бэкона целью науки стало знание, которое можно использовать для господства и контроля над природой; это продолжается и по сей день: наша наука и технология направлены преимущественно на достижение опасных, вредных, антиэкологических целей.
Новая перемена мировоззрения требует коренных перемен и в системе ценностей
— по существу, полной переориентации души: от намерения доминировать и удерживать контроль над природой пора отказаться в пользу сотрудничества и ненасилия. Такое новое отношение к природе по-настоящему экологично и — неудивительно — присуще духовным традициям. Прекрасно сказали об этом мудрецы древнего Китая: "Кто следует естественному порядку, тот следует потоку Дао".
07.09.2002