В рамках научно-популярного подкаста Брайана Китинга состоялось подробное обсуждение фундаментальных вопросов квантовой механики и философии науки с известным физиком и философом Дэвидом Альбертом. В ходе беседы исследователи затронули темы природы времени, кризиса доверия между физиками и философами, а также концептуальных проблем современных космологических моделей. Диалог позволил взглянуть на физические теории сквозь призму строгой метафизики и проанализировать, как научное сообщество справляется с парадоксами микро- и макромира.
🥼 Путь вопреки академическому давлению: от уравнений к философии 0:13
Дэвид Альберт сегодня широко признан за свои работы в области философии квантовой механики и оснований физики. Однако его академический путь начался в атмосфере открытой враждебности со стороны физического сообщества. В конце 1970-х — начале 1980-х годов в департаментах физики интерес к фундаментальным вопросам квантовой теории считался маргинальным и крайне непопулярным.
Будучи аспирантом Рокфеллеровского университета, Альберт не нашел поддержки среди преподавателей, которые относились к попыткам осмыслить основания физики агрессивно. Это побудило его написать бумажное письмо знаменитому физику Якиру Ааронову, который оказался единственным известным ученым того времени, публично и глубоко разбиравшимся в этих вопросах. Их научное сотрудничество началось по обычной почте, и они успели опубликовать несколько совместных работ в физических журналах еще до личной встречи.
Когда руководство Рокфеллеровского университета узнало о научных изысканиях аспиранта, реакция оказалась жесткой:
- На следующий день после заявления о теме диссертации Альберта вызвали в деканат, где встал вопрос о его исключении из аспирантуры.
- Профессорский состав поставил ультиматум: либо полный отказ от исследований оснований физики, либо уход из программы.
- Ему предложили сугубо вычислительную, тяжелую задачу по квантовой теории поля (модель фи-в-четвертой), которая, как посчитали профессора, «будет полезна для его характера».
Научный руководитель Альберта, Никола Хури, выступил в роли доброго самаритянина и предложил эту вычислительную задачу, чтобы спасти студента от отчисления. По совету Якира Ааронова Альберт принял условия, сосредоточился на год на технической теме, связанной с борелевским пересуммированием рядов теории возмущений, защитил диссертацию и сразу после получения степени PhD уехал работать к Ааронову в Тель-Авив.
В качестве бунтарского жеста в эпиграфе своей диссертации Альберт поместил знаменитую фразу Галилео Галилея: «И всё-таки она вертится!». Гость объясняет этот шаг своим тогдашним упрямством, проводя параллель с тем, как Ватиканская инквизиция заставила Галилея отречься от коперниканства под угрозой пыток. Альберт чувствовал себя в аналогичной, пусть и менее экстремальной ситуации, когда его вынудили отказаться от любимого дела ради формального получения ученой степени.
С тех пор Дэвид Альберт выработал шутливое эмпирическое правило для своих научных трудов: если в готовой статье содержится меньше двух уравнений, он отправляет её в философский журнал, а если больше двух — в физический.
🧠 Проблема измерения и крах копенгагенского антиреализма 1:49
Основная дискуссия развернулась вокруг двух книг Дэвида Альберта. Его известная работа «Квантовая механика и опыт» (Quantum Mechanics and Experience), а также новая книга «Отгадка для загадки» (A Guess at the Riddle), вышедшая в сентябре 2023 года, посвящены защите научного реализма.
На протяжении большей части XX века физика находилась под мощным влиянием Нильса Бора и его копенгагенской интерпретации. По словам Дэвида Альберта, Бор настаивал на том, что стремление к реалистичному описанию независимого субатомного мира — это чрезмерное требование, которое невозможно удовлетворить. С точки зрения Бора, максимум, на что способна квантовая механика, — предоставить математические алгоритмы для вычисления вероятностей исходов макроскопических измерений.
Саму проблему измерения Бор считал не решаемой научной задачей, а демонстрацией фундаментального лимита человеческого разума в познании внутренней структуры мира. Дэвид Альберт категорически не согласен с такой позицией и считает её преждевременным выводом. По мнению гостя, за последние тридцать лет философы и физики смогли доказать, что проблема измерения является стандартной научной проблемой, требующей изменения физической теории и новых эмпирических предсказаний, а не мистическим ограничением познания.
Возвращению реализма в квантовую метафизику способствовали работы других ученых, чьи идеи долгое время игнорировались академической средой:
- Дэвид Бом с его детерминированной теорией пилотной волны;
- Джанкарло Джирарди, Альберто Римини и Тулио Вебер (GRW) с моделями спонтанного коллапса волновой функции;
- Хью Эверетт с многомировой интерпретацией.
Как отмечает Дэвид Альберт, сегодня сторонников антиреалистического копенгагенского подхода среди специалистов по основаниям физики практически не осталось. В своей новой книге философ предлагает радикальный взгляд на устройство реальности: он считает необходимым относиться к волновой функции не как к абстрактному списку вероятностей, а как к реальному, конкретному физическому объекту. Более того, по мнению Альберта, волновая функция Вселенной и есть единственный подлинный физический объект, содержащий в себе всю сложнейшую историю мироздания.
В подтверждение реалистического подхода Брайан Китинг приводит примечательный тезис астрофизика Люка Барнса: если бы бомовская механика была предложена исторически первой, копенгагенскую интерпретацию никто бы даже не стал рассматривать. Дэвид Альберт полностью соглашается с этим мнением, напоминая, что для принятия копенгагенской схемы ученым приходится отказываться от самой идеи существования объективного внешнего мира.
Чтобы проиллюстрировать абсурдность некоторых стандартных трактовок квантовой суперпозиции, Альберт использует ироничную аналогию: утверждать, что частица находится и здесь, и там, и нигде одновременно — это всё равно что всерьез обсуждать семейное положение числа пять.
⏳ Стрела времени и «гипотеза о прошлом» 36:03
Второй важной вехой в карьере Альберта стала его книга 2000 года «Время и шанс» (Time and Chance), где он впервые ввел в научный оборот фундаментальный термин «гипотеза о прошлом» (Past Hypothesis). Этот концепт призван разрешить глубочайший парадокс физики — происхождение направленности времени.
Суть проблемы заключается в том, что все фундаментальные динамические законы физики — от механики Ньютона до теории струн — обладают свойством, которое физики называют симметрией обращения времени. Это означает, что если законы разрешают какой-либо физический процесс, они с равным успехом разрешают его точное воспроизведение в обратную сторону. Если показать человеку фильм с качающимся маятником, невозможно определить, запущен он вперед или назад.
Однако в повседневной макроскопической жизни мы постоянно сталкиваемся с необратимостью:
- Остывание горячего супа в прохладной комнате;
- Рассеивание сигаретного дыма, который никогда самопроизвольно не собирается обратно в сигарету;
- Биологическое старение живых организмов;
- Эпистемическая асимметрия: мы обладаем точными записями и воспоминаниями о прошлом, но не о будущем;
- Причинно-следственная связь: мы глубоко убеждены, что своими действиями сейчас можем повлиять на будущее, но не на прошлое.
Чтобы объяснять, почему макромир столь явно нарушает симметрию фундаментальных законов, Людвиг Больцман и впоследствии Ричард Фейнман пришли к выводу, что физике необходимы жесткие ограничения на начальные условия Вселенной. В частности, начальная энтропия Вселенной в момент зарождения должна была быть экстремально низкой.
Дэвид Альберт объединил эти требования под названием «гипотеза о прошлом». По мнению философа, уникальность этой гипотезы заключается в том, что один простой набор начальных ограничений позволяет одним махом вывести все виды наблюдаемой асимметрии — термодинамическую, biological, эпистемическую и каузальную.
С точки зрения современной инфляционной космологии, которой занимается Брайан Китинг, данная проблема стоит очень остро. Как утверждает Альберт, физические законы, действующие после стадии космической инфляции, хорошо изучены, и инфляция обязана была оставить Вселенную в состоянии с крайне низкой энтропией. Роджер Пенроуз и другие критики считают это уязвимым местом господствующей космологической парадигмы.
Сам Дэвид Альберт является сторонником концепции блок-вселенной. По его мнению, космос представляет собой статичный четырехмерный блок, в котором физические свойства распределены крайне асимметрично в одном из временных направлений, и именно эту асимметрию мы воспринимаем как течение времени.
🗺️ Космологическая Мультивселенная и границы логики 47:19
Обсуждение инфляционной модели неизбежно приводит к концепции Мультивселенной, продвигаемой Аланом Гутом и Андреем Линде, согласно которой в других параллельных мирах могут меняться фундаментальные константы и законы физики. Ведущий задает провокационный вопрос: почему физики останавливаются на изменении констант и не предполагают, что в других вселенных могут действовать иные законы логики — например, где не работают базовые правила вывода?
По словам Альберта, для поиска иных логических систем даже не обязательно уходить в параллельные миры. Философ Уиллард Ван Орман Куйн в XX веке активно развивал тезис о том, что всё наше знание, включая логику, носит эмпирический характер. Более того, в середине прошлого века последователи Куйна утверждали, что квантовые эксперименты (такие как опыт с двумя щелями) вынуждают нас отказаться от универсальной дистрибутивности в классической логике. Это привело к созданию целого направления под названием «квантовая логика», основы которой заложил еще Джон фон Нейман.
Тем не менее, Дэвид Альберт признается в глубоком личном скепсисе по поводу отказа от законов логики:
- Попытки мыслить вне рамок классической логики вызывают у него чувство сильного головокружения.
- Если закон запрета противоречия не выполняется, то любое высказывание теряет свой смысл.
- Если кто-то утверждает, что на основе экспериментов доказал ложность классической логики, возникает резонный вопрос: какими логическими инструментами пользовался сам исследователь в процессе этого рассуждения?
При этом гость уважительно отмечает, что его коллега по Колумбийскому университету Джастин Кларк-Доун придерживается противоположной позиции и считает, что логика вполне может быть предметом эмпирического пересмотра.
В контексте разговора о границах научного метода собеседники критически разбирают критерий фальсифицируемости Карла Поппера, столь популярный среди практикующих ученых. По мнению Альберта, Поппер создавал привлекательный и героический образ ученого, который якобы работает исключительно ради того, чтобы опровергнуть собственную любимую теорию.
Однако в профессиональной философии Поппер пользуется гораздо меньшим уважением. Альберт напоминает о тезисе Дюэма: чистое опровержение теории одним экспериментом невозможно, так как любой опыт опирается на огромную сеть сопутствующих допущений и других теорий (например, о работе детектора или механизмах человеческого зрения). Как утверждает гость, если в науке нет места подтверждению (верификации), то исчезает и возможность самого опровержения.
🚫 Ошибки прошлого: манипуляции в псевдонаучном кино 1:13:40
В ходе блиц-опроса один из зрителей задал Дэвиду Альберту жесткий вопрос, обвинив его в участии в съемках известного псевдонаучного документального фильма и усомнившись в его научной авторитетности.
Философ поспешил внести ясность и решительно опроверг свое участие в упомянутой ленте:
- На самом деле он снимался в другом скандальном фильме начала 2000-х — «Покрытое тайной: Так что же мы знаем?!» (What the Bleep Do We Know!?).
- Создатели этого фильма грубо и преднамеренно исказили его позицию с помощью манипулятивного монтажа.
- Альберта интервьюировали на протяжении четырех часов, однако в финальную версию вошло всего около полутора-двух минут его речи.
- Фразы были нарезаны таким образом, что в кадре он утверждал вещи, прямо противоположные его реальным научным взглядам.
Дэвид Альберт открыто признает свою вину, называя решение согласиться на те съемки без предварительной проверки бэкграунда авторов невероятной глупостью со своей стороны. В свое время эта история вызвала широкую дискуссию в прессе, где ученый публично и жестко осудил создателей фильма и полностью открестился от продвигаемых ими идей о квантовом мистицизме.
🌌 Прогнозы, парадоксы и новые теории 1:03:57
В завершение встречи Альберт поделился деталями своего доклада «Физика и повествование» (Physics and Narrative) на коллоквиуме в Калифорнийском университете в Сан-Диего (UCSD). Философ представил мысленный эксперимент, доказывающий, что в релятивистской квантовой механике невозможно описать историю мира простым перечислением состояний в одной фиксированной лоренцевой системе отсчета с последующим стандартным преобразованием Лоренца. Комбинация теории относительности и квантовой механики заставляет ученых отказаться от этого глубоко укоренившегося интуитивного представления о пространстве-времени.
Отвечая на вопрос о концепции когнитивной нестабильности на примере засилья Больцмановских мозгов в космологических моделях, ученый сформулировал важное методологическое правило:
«Если расчеты в рамках теории физики показывают, что вы с огромной вероятностью являетесь Больцмановским мозгом, спонтанно возникшим из облака космической пыли, то сама эта теория становится когнитивно нестабильной. Ведь если вы — колеблющийся в вакууме мозг, то все ваши воспоминания о проведении экспериментов и изучении физики ложны. Теория буквально уничтожает собственные эмпирические основания. Нам необходимо требовать от физических теорий не только эмпирической адекватности, но и описания такого мира, в котором могут существовать стабильные наблюдатели, способные надежно открыть законы этой самой физики».
Говоря о личной эволюции взглядов, Дэвид Альберт признался, что в молодости под влиянием растиражированного образа Альберта Эйнштейна и его знаменитой фразы про «кости» считал главной проблемой квантовой механики её вероятностную, случайную природу. С годами он осознал, что фундаментальная случайность на дне природы вполне допустима и мыслима. Настоящая же проблема, по его мнению, заключается в позиции Нильса Бора, которая фактически отрицает существование объективной реальности за пределами показаний приборов. По словам Альберта, именно готовность признавать свои ошибки и корректировать взгляды в новых книгах составляет суть полноценной интеллектуальной жизни ученого.
