автореферат диссертации по философии, специальность ВАК РФ 09.00.08
диссертация на тему: Проблема структуры пространства в современной физике

Полный текст автореферата диссертации по теме "Проблема структуры пространства в современной физике"

На правах рукописи

ШАРЫПОВ Олег Владимирович

ПРОБЛЕМА СТРУКТУРЫ ПРОСТРАНСТВА В СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКЕ

09.00.08 - философия науки и техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора философских наук

Работа выполнена в Институте философии и права Объединенного институт истории, филологии и философии Сибирского отделения Российской Академии Наук

Научный консультант - доктор философских наук, профессор А. Л. Симанов

Официальные оппоненты:

доктор философских наук, профессор А. В. Бессонов, доктор философских наук, профессор А. Г. Чусовитин, доктор философских наук, профессор А. Д. Московченко

Ведущая организация - Институт философии РАН

Защита состоится УК/Л^А 1998 г. в / & — на заседать

диссертационного совета Д 002.77.02 по защите диссертаций на соискание учено; степени доктора философских наук в Институте философии и права ОИИФФ С( РАН по адресу: 630090, Новосибирск-90, пр. Акад. Лаврентьева, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Объединенного Институт истории, филологии и философии СО РАН.

Автореферат разослан " 2А 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат философских наук - " В. В. Бобров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Проблемы физического пространства всегда представляют большой интерес как с естественнонаучной, так и с философской точки зрения. Последние результаты развития представлений о пространстве дают определенные основания утверждать, что они могут привести к созданию новых конкретно-научных и философских теорий, к переосмыслению ряда существующих фундаментальных научных положений. По глубине преобразований это будет сравнимо с революционным переходом в физике от классического к неклассическому этапу. Это подтверждается еще и тем, что специфика предмета исследования современной физики, стоящей на пороге перехода к изучению качественно новой области реальности, все в большей степени определяется присущими рассматриваемым объектам саморазвитием, взаимосвязью и т.п. и обусловливает необходимость принципиального изменения всех составляющих оснований современной (пеклассической) физики. Необходимые новации не ограничиваются лишь переформулированием отдельных философско-методологических принципов, идеалов и норм исследования, но затрагивают также и самые глубокие составляющие физической картины мира в целом. Содержание новых фундаментальных физических понятий по объему приближается к философским категориям, что обусловливает растущую потребность в их обобщенной интерпретации как продуктов синтеза противоположностей. Как следствие, особую актуальность в процессе становления постнеклассической физики приобретает развитие общенаучною уровня методологии. В частности, все более широкое примените в физике находят принципы симметрии и инвариантности, учитывающие в том чнеле и методологическую роль, отводимую в современной физике фундаментальным постоянным. Всестороннего анализа требуют выдвинутые в последние годы философско-методологические принципы, в том числе - с онтологическими основаниями.

Теоретическое осмысление накопленного в физике И космологии за последние полвека естественнонаучного материала, касающегося фундаментальных природных закономерностей, также требует существенного обновления физической картины

мира, философско-методологических оснований физики, идеалов н норм исследования. Современная теоретическая физика, все глубже проникая в микромир, сталкивается с рядом принципиальных трудностей, происхождение которых, по-видимому, связано со спецификой свойств физического пространства (и времени) в области малых протностей (и длительностей). Тем самым сегодня особую актуальность приобретает проблема структуры физического пространства. Находясь в основании физической картины мира, представления о структуре пространства во многом определяют содержание оснований физики, приблизившейся к порогу революционных преобразований. По ряду существенных признаков основания неклассической физики уже не отвечают потребностям дальнейшего успешного продвижения теоретического познания реальности в глубь микромира, - настоятельно требуется переход к новому - постнеклассическому - этапу развития физики. Признаками этого являются не только и не столько новые теоретические концепции, идеи и даже теории типа теорий и концепций Великого объединения, космомикрофизики и т.п., сколько проблемы, не решаемые в рамках обычных, неклассических, методов и подходов, в рамках существующего мировоззрения.

Для философско-методологического обеспечения этого перехода в высшей степени актуальным является, наряду с развитием представлений о структуре и свойствах пространства (и времени), также и выработка соответствующих этим представлениям новых основных физических и математических понятий. Действительно, современные интегративные тенденции в физике, отражающие один из аспектов перехода к постнеклассическому этапу ее развития, не исчерпываются лишь взаимной экспансией положений и понятий, относящихся к различным теориям, - неизбежно и формирование новых понятий, обобщающих прежние и расширяющих рамки их применимости. Как показывает философско-методологичсский анализ, содержанием постнеклассической физики может служить релятивистская квангово-гравитационная теория, учитывающая и объединяющая все фундаментальные физические постоянные (мировые константы) и преодолевающая противоречия динамического и статистического подходов, континуальных и квантовых концепций, лежащих в основе современных теорий. Тем самым подобная теория должна не только сводиться в предельных случаях к известным неклассическим (и классическим) теориям, но и

обладать качественной спецификой, основываясь на базовых физических и математических представлениях, синтезирующих противоположные моменты, такие как дискретность и непрерывность, конечное и бесконечное, бесконечно большое и бесконечно малое, движение и покой, частица и волна, элементарное и составное, необходимое и случайное. Как следствие - ключевой методологической проблемой для физики становится сегодня задача развития и "освоения" новых научных понятий, более богатых по содержанию, чем принятые идеализации, заводящие на практике в тупики благодаря несоответствию логики их создания и применения изучаемой физической реальности.

Примером этому может служить ситуация, сложившаяся в современной космологии. Речь идет о непосредственно связанной с методологией исследования проблеме сингулярности, привнесенной в космологию вместе с методами физики высоких энергий. Эта проблема заключается в том, что в процессе расширения Вселенной в "начальный" момент времени метрика должна быть сингулярной, к сингулярности же неприменимы обычные представления о пространстве-времени, тем самым известные нам законы физики не могут быть применены для описания состояния в "начальный" момент времени. Это как раз и есть пример гносеологически тупиковой ситуации. К другого рода принципиальным проблемам современных моделей Вселенной относятся вопросы, связанные с евклидовостыо пространства, его размерностью, однородностью и пр. Их решение тоже требует перехода к новым физическим представлениям, лежащим в русле объединительной тенденции. Аналогичные проблемные ситуации возникают и в специальной теории относительности (в пределе при стремлении относительной скорости вещественного объекта к скорости света).

Поскольку у нас нет оснований полагать, что пространственно-временная или энергетически-импульсная область существования вещественно-полевой реальности не имеет пределов, то правомерной была бы постановка вопроса о наличии предела применимости всех существующих теорий. Этот предел физики мира вещественных (и полевых) объектов может определяться некоторым инвариантным материальным объектом (или состоянием), "вблизи" которого описание мира вещественных объектов должно основываться на законах, объединяющих все известные типы

взаимодействий. Изучение этой "околопрсдслыюй" области существования вещсственно-полевой реальности могло бы задать методологические ориентиры для поиска подходов к решению фундаментальных проблем физики и космологии.

Основания неклассической физики не содержат представлений о количественных и качественных пределах собственной адекватности (помимо понятий скорости света в вакууме и постоянной Планка). Поэтому разработка основ "физики околопредельных состояний", в первую очередь, с необходимостью включает критический пересмотр наиболее фундаментальных физических понятий, в частности, ставит задачу качественного обновления представлений о структуре пространства-времени, что неизбежно повлечет за собой обобщение определения числа и свойств числового множества, а также введение ''обобщенных" математических объектов, разработку новых математических формализмов, основанных на элементах неархимедовой (неевклидовой) математики, неаристотелевой логики. Проблематичной оказывается обоснованность экстраполяции на микромасштабы не только конкретных математических методов, но и самых исходных математических понятий (таких как точка, окрестность, линия, угол, вектор, размерность, непрерывность, дискретность и пр.). Указшшыс возможные изменения в математике и логике, которые, как и новые методологические принципы, отвечали бы стоящим перед постнеклассической физикой проблемам, в свою очередь, должны сыграть важную эвристическую роль в построении и отборе новых физических теорий. Тем самым можно сделать вывод о том, что в настоящее время приобретает актуальность задача реализации программы междисциплинарных исследований, включающей разработку системы методологических принципов построения физики "околопредельных состояний"; создание соответствующего неархимедового математического формализма и применение его в описании физических явлений; обобщение правил классической логики; переинтерпретацию на этой основе ряда фундаментальных физических законов.

Изменения оснований физики должно происходить в результате процесса диалектической критики существующих положений, т.е. в каждом случае необходимо от тезиса переходить к антитезис}' и на его основе пробовать прийти к синтезу - к такому новому пониманию проблемы, при котором прежние положения

представлялись бы как подчиненные моменты новой, более общей концепции. В посгаеклассической физике синтезу должны быть подвергнуты не только те понятия, которые в неклассической физике уже связалы принципом дополнительности, но также и те понятия, которые пока на конкретно-научном уровне мыслятся взаимоисключающими. Основываясь на указанной точке зрения, можно, в частности, отметить актуальность задачи синтеза континуальных и дискретных представлений о структуре пространства. Их различие по существу заключается в отношении к наличию неделимой протяженности в модели пространства вещественно-полевой реальности. Попытки использования представлений о существовании мшшмальной (фундаментальной) длины предпринимались в истории натурфилософии и физики неоднократно, но без убедительного успеха. Дело в том, что они всегда были связаны с отрицанием континуальности и абсолютизацией дискретности. Результатом такого недиалектического отрицания могло быть снятие некоторых принципиальных трудностей континуальных теорий (типа ультрафиолетовых расходимостей в физике или сингулярностей в космологии). Однако взамен всегда возникали не менее острые противоречия (например, между принципом причинности и релятивизмом). С точки зрения диалектики в этом нет ничего удивительного. Фундаментальная длина, автоматически отрицая непрерывность, должна обладать и качествами, отрицающими дискретность. Только в этом случае можно рассчитывать на то, что новое понятие окажется адекватным задаче объединения взаимоисключающих фундаментальных физических (и космологических) представлений, а в дальнейшем - и построенных на их основе теорий. Тем самым задача философско-методологического анализа содержания, которое должно быть вложено в понятие фундаментальной длины, является на сегодня актуальной. И здесь представляется весьма важным прежде всего сформировать систему представлений о качественной специфике фундаментальной длины, ее методологической роли в создании посгаеклассической физики. Неслучайно в последние десятилетия исследования, связанные с фундаментальной длиной, неизменно включаются в списки "особо важных и интересных проблем".

В целом актуальность филоссфско-методологических исследований по проблеме структуры пространства в современной физике не вызывает сомнений.

Степень разработанности проблемы. По проблеме структуры пространства в современной физике имеется чрезвычайно обширная научная литература, что соответствует актуальности и значимости данной темы. Наиболее близко к вопросам, затрагиваемым в диссертационной работе, стоят работы ряда авторов, в которых исследованы:

- проблемы методологического функционирования философских, общенаучных, конкретно-научных понятий и категорий, в частности, выявлены механизмы и формы их функционирования (Э. П. Андреев, Р. А. Аронов, М. Д. Ахундов, Л. Б. Баженов, 10. В. Балашов, В. П. Бранский, В. П. Горан, В. С. Готг, А. Грюнбаум, П. И. Дышлевый, В. В. Казютинский, А. С. Кармин, Р. Карнан, Т. Кун, И. Лакатос, Е. А. Мамчур, С. Т. Мелюхин, Г. Я. Мякшпев, К. Похгаер, В. И. Свидерский, А. Л. Симанов, В. С. Стешш,

A. Т. Стригачев и др.);

- методологические принципы физического познания, и прежде всего наиболее важные для нас принципы соответствия, простоты, дополнительности, причинности, симметрии, инвариантности, антропный, г|сС-принцип (А. Д. Александров, М. Д. Ахундов, В. С. Барашенков, Д. И. Блохинцев, Д. Бом, Н. Бор, В. П. Бранский, М. Бунге, Г. Вейль, Е. Вигнер, В. П. Визгин, В. Гейзенбсрг, В. П. Горан, В. С. Готг, П. А. М. Дирак, В.И. Жог, Б. Картер, В. В. Корухов, В. Н. Костюк, И. В. Кузнецов, Ю. И. Наберухин, Э. Несер, М. Э. Омелышовский, 3. М. Оруджев, Н. В. Пшшпенко, Н. Г. Преображенский, У. А. Раджабов, О. С. Разумовский, И. Л. Розенталь, Л. Розенфельд, Г. А. Свечников, А. Л. Симанов, А. Т. Стригачев, 10. А. Урманцев, В. А. Фок, Э. М. Чудинов, А. Эйнштейн и др.);

- методологические п теоретические основы космомикрофизики и рассмотрены интегративные тенденции, связанные с развитием философско-методологических оснований и логики физических теорий (В. П. Бранский, М. Е. Герценштейн, В. С. Готг, П. Девис, Я. Б. Зельдович, Н. Ф. Овчинников, М. Э. Омельяновский, Ю. А. Петров, И. Пригожин, О. С. Разумовский, А. Д. Сахаров, А. Л. Симанов, И. Стенгерс,

B. С. Степин, Г. Хакен, С. Б. Церетели, И. В. Черникова, Э. М. Чудинов, С. Ф. Шандарин и др.);

V 9

- логические аспекты общих философских и конкретно-научных проблем структуры и свойств пространства и соответствующего понятийного аппарата (абсолютность и относительность, универсальность, геометризация взаимодействий, неархимедовость, неевклидовость, дискретность, непрерывность, размерность, связность, бесконечность): 3. Августынек, И. С. Алексеев, В. А. Амбарцумжн, Э. П. Андреев, Р. А. Аронов, Я. Ф. Аскин, М. Д. Ахундов, Л. Б. Баженов, В. С. Барашенков, В. А. Белинский, Д. И. Блохшщев, С. А. Богомолов, Н. Бурбаки, И. Н. Бурова, В. П. Визгин, Ю. С. Владимиров, А. Н. Вяльцев, Д. Гильберт, Г. Е. Горелик, А. Грюнбаум, П. С. Дышлевый, И. А. Еганова, Д. Д. Иваненко, В. В. Казютинский, В. А. Канке, Г. Кантор, В. В. Корухов, А. С. Кармин, Э. Кольман, Б. Г. Кузнецов, М. М. Лаврентьев, В. С. Лукьянец, А. К. Малеев, С. Т. Мелюхин, Ч. Мизнер, Э. Милн, Ю. Б. Молчанов, А. М. Мостепаненко, М. В. Мостепаненко, Г. И. Наан, Д. В. Никулин, 3. М. Оруджев,

A. И. Панченко, А. 3. Петров, А. Пуанкаре, Б. Рассел, П. К. Рашевский, В. Л. Рвачев, Г. Рейхенбах, Ю. Б. Румер, А. Л. Симанов, Дж. А. Уилер, В. А. Успепский, И. М. Халатников, С. У. Хокинг, Г. Ш. Хуцишвили, Е. Циммерман, Э. М. Чудинов, А. Эддинггон, А. Эйнштейн и др.;

- методологические вопросы, связанные с использованием в современной физике представлений о физическом вакууме, эфире, суперструнах и пр., а также с их ролью при формировании физической картины мира, и сформулированы положения, которые могут лечь в основу новой, постнеклассической физической картины мира (В. С. Барашенков, Б. Де Витт, М. Грин, П. Девис, П. А. М. Дирак, Я. Б. Зельдович, А. Л. Зельмалов, В. В. Корухов, Б. Г. Кузнецов, М. А. Марков, А. Л. Симанов, К. П. Станюкович, В. П. Фролов, С. У. Хокинг, Дж. Шварц, А. Эйнштейн, А. Эддинггон, С. Энтони и др.);

- конкретно-научные и методологические аспекты понятия "фундаментальная длила" и дискретной структуры пространства (В. Л. Авербах, В. А. Амбарцумян, В. С. Барашенков, Д. И. Бчохинцев, К. А. Бронников, Г. Ватагин, А. Н. Вяльцев, В. Гейзенберг, В. Л. Гинзбург, Ю. А. Гольфадд, Д. Д. Иваненко, В. Г. Кадашевский, В.

B. Корухов, М. А. Марков, Б. В. Медведев, В. Н. Мельников, Г. А. Сарданашвили, Г. Снайдер, К. П. Станюкович, И. Е. Тамм, Дж. А. Уилер, Д. Финкелыптейн, Б. Хшш и др.);

Учет накопленного научного материала позволяет предположить, что для достижения прогресса в изучении структуры физического пространства ключевым пунктом сегодня является разработка концепции фундаментальной длины, увязанная с исследованием особой методологической роли мировых констант. Последпяя изучена лишь в отношении скорости света и постоянной Планка, при этом показана качественная выделенность этих величин, связанная с их экстремальностью по отношению к явлениям вещественно-полевого мира. Результатом исследований по данному вопросу в методологическом отношении явились такие известные принципы, как принцип инвариантности, близкодействия, неопределенностей и др., пространственная протяженность и временная длительность стали рассматриваться как относительные величины и т.д. Среди исследований, внесших важный вклад в философско-методологический анализ проблем функций мировых констант в физических теориях, в их систематизацию и классификацию, следует выделить работы следующих классиков науки и современных авторов: А. Д. Александрова, Л. Б. Баженова, Ю. В. Балашова, В. С. Барашенкова, Дж. Барроу, Д. И. Блохинцева, Д. Бома, М. Борна, В. П. Бранского, В. П. Визгина, Б. де Витга, Г. Гамова, В. Гейзенберга, II. А. М. Дирака, А. Л. Зельманова, А. Зоммерфельда, Б. Картера, В. В. Корухова, Б. Г. Кузнецова, Л. И. Мандельштама, М. А. Маркова, М. Планка, И. Л. Розенталя, К. П. Станюковича, Дж. А. Уилера, А. Эйнштейна и др.

Можно предположить, что дальнейшее изучение природы и методологической роли мировых констант приведет к существенному преобразованию оснований физики, в том числе - через связанное с мировыми постоянными понятие фундаментальной длины - к прогрессу в развитии представлений о структуре физического пространства (и времени) и, в конечном счете, послужит цели методологического обоснования постнеклассической физики. Данные вопросы в различной степени затрагиваются в работах следующих современных исследователей: В. С. Барашенкова, Д. И. Блохинцева, Д. Бома, К. А. Бронникова, М. П. Бронштейна, Г. Ватагина, А. Н. Вяльцева, В. Гейзенберга, В. Л. Гинзбурга, Ю. А. Гояьфанда, Г. Е. Горелика, Д. Д. Иваненко, В. Г. Кадышевского, Е. Каианиелло, Б. М. Кедрова, Д. А. Кнржница, В. В. Корухова, В. Г. Кречета, Б. Г. Кузнецова, Л. Д. Ландау, М. А. Маркова, А. Марха, Б. В. Медведева, В. Н. Мельникова, И. Д. Новикова, М. Осборна,

В. Паули, М. Планка, Л. Розенфельда, А. Д. Сахарова, А. Л. Симанова, А. А. Соколова, К. П. Станюковича, И. Е. Тамма, Г.-Ю. Тредера, Дж. А. Уилера, Г. Флинта, В. П. Фролова, А. Эддингтона и др.

Ясно, что ряд отмеченных здесь основополагающих вопросов, касающихся темы диссертационного исследования, требует дальнейшего глубокого изучения, в том числе с привлечением новых подходов, в частности, связанных с рассмотрением природы и методологической роли фундаментальной длины в контексте перехода к постнеклассическому этапу развития физики.

Предмет, объект, основная цель и задачи исследования. Научно-теоретическая актуальность проблемы структуры пространства в современной физике обусловливает предмет, объект, основные цели и задачи диссертационного исследования.

Предметом исследования является методологическая функция понятая "фундаментальная длина" в развитии современных представлений о структуре физического пространства как основного компонента оснований современной физики, основные механизмы и возможные результаты процесса реализации методологической функции этого понятия.

Объект исследования - понятие фундаментальной длины как основной компонент концепции структуры физического пространства при переходе к новому -постнеклассическому - этапу развития физики, современные конкретно-научные теории и их понятийный аппарат, философско-методологические принципы построения новой физической теории, формы осуществления философией методологических функций в решении принципиальных проблем физики.

Основной целью работы является выявление методологической и конкретно-научной сущности развития представлений о структуре физического пространства с учетом методологического и конкретно-научного содержания понятия фундаментальной длины, анализ их роли при достижении прогресса в объединении физических теорий, а также при создании новых математических формачизмов и логических оснований, отвечающих задаче обобщения (синтеза) существующих базовых конкретно-научных понятий па основе преодоления метафизического разделения противоположностей.

Достижение этой цели предполагает решение следующих задач:

1. Методологическое обоснование возможных путей формирования постнеклассической физики, яа основе характеристики современного этана и тенденций развития оснований физики, анализ фундаментальных методологических и конкретно-научных проблем неклассической физики в их связи и взаимодействии, рассмотрение методологической функции философии в становлении нового этапа развития физики.

2. Обобщение существующих представлений о структуре и свойствах физического пространства, отвечающее системе современных методологических принципов и способствующее достижению постнеклассического единства физики, т.е. обосновывающее нонятия и методы, относящиеся к единой фундаментальной физической теории. В том числе: философско-методологический анализ понятия "фундаментальная длина" и содержания концепции "дискретно-непрерывной" структуры пространства-времени.

3. Изучение взаимосвязи принципов инвариантности и предельности и их роли в развитии современной физики, исследование в данном контексте физического аспекта содержания категорий абсолютного и относительного, конечного и бесконечного, физическая интерпретация общенаучных понятий актуального нуля и актуальной бесконечности, выявление в рамках постнеклассических представлений онтологических оснований философских принципов материального единства мира и всеобщего универсального взаимодействия, рассмотрение специфики логики в постнеклассической физике в связи с использованием обобщенных представлений.

4. Анализ роли новых общенаучных и конкретно-научных понятий в решении философско-методологических проблем современной физики и космологии.

5. Определение возможного влияния постнеклассических физических представлений на развитие базовых математических понятий и формализмов: обобщение числового множества, определение элементов "дискретно-непрерывной" неевклидовой геометрии и неархимедовой арифметики.

Методологическая и теоретическая основы исследования. Методологической основой диссертационного исследования является система философско-

методологических принципов, в основном с онтологическим основанием, разработанных в трудах философов, методологов и естествоиспытателей. Решение поставленных задач осуществлялся на основе использования в работе таких основополагающих принципов, как принципы материального единства мира, историзма, соответствия, причинности, сохранения, симметрии, инвариантности и т.д. В соответствии с этими принципами поиск решения указапных задач велся с привлечением к анализу возможно более широкого круга полученных иа сегодня эмпирических и теоретических данных, с учетом системы современных философско-методологических принципов научного познания, с использованием сведений об истории формирования существующего уровня теоретического понимания вопроса. Любое явление рассматривалось не как обособленная и самостоятельная часть реальности, но как элемент единой, причинно связанной и взаимно обусловленной системы материального мира. Важнейшую роль в решении задач, связанных с обобщением существующих конкретно-научных понятий, в работе играли общефилософские диалектические законы единства и борьбы противоположностей, отрицания отрицания, определяя ориентиры при выборе предпочтительных вариантов теоретизирования.

Теоретической основой диссертационной работы являются результаты, получепные физиками, космологами и математиками, а также выводы исследователей, относящиеся к области философии, методологии и логике естествознания. Непосредственное отношение поставленных задач к процессу глубокого обновления всех составляющих оснований современной физики обусловливает необходимость одновременного, совместного проведения выработки новых теоретических представлений и конструкций и их философского осмысления. Существующие принципиальные противоречия между современными фундаментальными теориями свидетельствуют о том, что основная цель постнеклассической физики - создание единой (релятивистской квантово-гравитационной) теории - не может быть достигнута на основе методологии и логики неклассической физики: успех новых концепций напрямую зависит от мировоззрения их создателей, определяющего возможности сознательного или интуитивного "нащупывания" способов обобщения фундаментальных представлений о реальности.

Научная новизна и конкретные результаты исследования содержатся в следующих основных положениях, которые выносятся на защиту:

1. Современная физика находится на пороге глубоких преобразований, затрагивающих все составляющие ее оснований и сопровождаемых пересмотром (обобщением) содержания основополагающих физических представлений. Показано, что переход к постнеклассическому этапу развития физики связан с качественным скачком в понимании методологической роли мировых констант: рассматриваемые системно, они позволяют резко расширить сферу применения в физике принципов предельности и инвариантности, распространив их на все физические величины, в том числе - на протяженность (и длительность).

2. Обоснован возможный вариант решения вопроса о методологическом и конкретно-научном содержании понятия "фундаментальная длина" на основе учета специфики методологической роли мировых констант в постнеклассической физике.

3. Рассмотрены вопросы, связанные с феноменологией и природой фундаментальной длины. Показано, что математически она может представлять собой новый математический объект - актуальный нуль множества длин, а соответствующая структура пространства обобщает свойства дискретности и непрерывности.

4. Впервые проанализирована дискретно-непрерывная структура пространства, обладающего предельным инвариантным элементом - фундаментальной длиной, рассмотрена специфика кинематики, включающей новое представление об инвариантном покое, показан ряд преимуществ новых представлений в конкретно-научном и философско-методологическом отношении.

5. Разработаны первичные математические понятия, отвечающие дискретно-непрерывной структуре пространства.

6. Проанализировано соответствие концепции дискреию-пепрерывцой структуры физического пространства системе современных философско-методологических принципов построения научной теории.

7. Выявлена логическая взаимосвязь понятий актуального нуля и актуальной бесконечности, приведена трактовка их диалектического единства и взаимоперехода,

впервые дана возможная интерпретация этих понятий в рамках методологии физики на примере кинематики в дискретно-непрерывном пространстве-времени.

8. С помощью представлений о дискретно-непрерывной структуре пространства обоснованы новые возможные решения ряда важных специальных вопросов, не имеющих в рамках континуальной или дискретной моделей пространства удовлетворительных в философско-методологическом и конкретно-научном отношениях решений. В том числе проблем геохропометрического конвенционализма, определения элементарного пространственно-временного события, механизма причинно-следственных отношений и природы случайности в мире вещества, происхождения и взаимосвязи топологических и метрических свойств пространства и др.

9. Указаны возможные особенности логики в постаеклассической физике, связанные с использованием понятий, обобщающих (синтезирующих) противоположности, такие как конечное и бесконечное, дискретное и непрерывное, относительное движение и инвариантный покой и т.д.

Ряд суждений и выводов, приводимых в рамках рассматриваемых в диссертационной работе проблем, имеют предварительный и постановочный характер, что оставляет возможности для дальнейшего научного поиска по данной проблематике.

Научно-практическая значимость диссертационной работы. Полученные в диссертации выводы, а также собранные материалы могут быть использованы:

- для дальнейшего философско-методологического анализа проблемы структуры и свойств физического пространства-времени;

- для изучения процесса развития оснований современной физики, в том числе -закономерностей реализации методологической функции философии в создании новой естественнонаучной теории;

- в практике решения методологических проблем научного познания (в первую очередь - физики);

- для проведения конкретно-научных исследований с целью создания прообразов будущей единой - релятивистской квантово-гравитациошгой - теории;

- при постановке задач для новых абстрактно-математических исследований (в таких областях как алгебра, логика, геометрия, топология);

- при чтении курсов лекций по философско-методологическим проблемам современного естествознания для студентов, аспирантов и специалистов.

Апробация работы.

1. Основные положения и результаты диссертационного исследования опубликованы в 7 статьях в научных изданиях и журналах (7,0 печ. л.), в 3 препринтах (4,4 печ. л.) и монографии (20,0 печ. л.).

2. Результаты исследования были доложены на: International Congress "Education and Science on the Threshold of the Third Millenium" (Novosibirsk, September 1995), VIII International Interdisciplinaiy Symposium on the Methodology of Mathematical Modeling (Varna, Bulgaria, June 1996), VIII Конгрессе международной ассоциации "Космос и философия" (Варна, Болгария, 10-14 сентября 1996), Региональной научной конференции "Математические проблемы- физики пространства-времени сложных организованных систем" (Новосибирск, август 1996), Первой международной конференции "Проблемы ноосферы и устойчивого развития" (Санкт-Петербург, сентябрь 1996), Всероссийском семинаре "Методология науки (Нетрадиционная методолохтан)" (Томск, май 1997).

3. Основные положения диссертации неоднократно докладывались и обсуждались на философско-методологических семинарах в Институте философии и права СО РАН в 1996-1998 it.

4. Диссертация обсуждалась на заседании сектора философии науки Института философии и права СО РАН 06 июля 1998 г. и была рекомендована к защите.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывается актуальность проводимого исследования, обсуждается степень разработанности проблемы, формулируются предмет, объект, основная цель и задачи исследования, определяются научная повизна, конкретные результаты и научно-практическая значимость диссертационной работы, указываются методологическая и теоретическая основы исследования, приводятся данные, касающиеся апробации работы.

Глава 1 — Методологическое обоснование формирования постнеклассической физики - посвящена философско-методологаческому анализу современного состояния и тендепций развития оснований физики. Особое внимание уделяется рассмотрению имеющихся фундаментальных методологических и конкретно-научных проблем, решение которых требует принципиального реформирования всех составляющих оснований современной физики, ведущего к переходу к новому -постнеклассическому - этапу ее развития. В разделе 1.1 "Развитие оснований физики: характеристика современного этапа" показано, что вследствие вовлечения в круг исследований физики качественно новых объектов и систем, характеризующихся взаимосвязью, открытостью и саморазвитием, система философско-методологических оснований неклассической физики претерпевает радикальные изменения. Современные объединительные тенденции в пауке, характерные, в частности, для физики и космологии, выдвигают на передний план задачу философско-методолошческого анализа этих процессов. Предпринимаемые исследователями попытки создания объединенных теорий фундаментальных взаимодействий свидетельствуют о неудовлетворенности разобщенностью теорий, составляющих здание неклассической физики. Можно сказать, что на смену аналитическому по методу и феноменологическому по содержанию неклассическому этапу развития физики должен прийти постнехлассический этап, основным методологическим ориентиром которого является синтез фундаментальных представлений, отражающих противоположные стороны физической реальности, основывающийся на универсальных онтологически обоснованных концепциях, отражающих сложность, взаимосвязь и изменчивость объектов познания. В современной науке формируются

новые интегративные теории - как общенаучные, так и "региональные", соответствующие принципы и законы которых приобретают общенаучный характер. В качестве примера рассматривается космомикрофизика - новое научное направление, возникшее в 70-80-е годы на стыке космологии и физики высоких энергий. Наряду с развитием междисциплинарных исследований важной методологической предпосылкой необходимости обновления оснований физики является существование в неклассических теориях принципиальных трудностей, не преодолеваемых в рамках существующих методов и подходов, в рамках существующего мировоззрения. На основании проведенного анализа сделан вывод о том, что в настоящее время ряд важных признаков, характеризующих состояние современной физики, указывает на то, что она находится на переломном моменте своего развития. Возникшая внутренняя потребность физики в переходе к изучению качествешю новой предметной области актуализирует проблемы, не разрешимые в рамках неклассических теорий, и тем самым, обусловливает необходимость коренной трансформации всех составляющих оснований современной физики. Более всего очевидца истинность этого тезиса на примере развития космологии и физики высоких энергий - наиболее фундаментальных в современном физическом знании теорий и одновременно имеющих наибольшее число нерешенных проблем.

В разделе 1.2 "Фундаментальные методологические и конкретно-научные проблемы неклассической физики: их связь и взаимодействие" анализируется развитие общенаучного уровня методологии, обеспечиваемого сегодня как путем обобщения конкретно-научной физической методологии на базе определенного философского подхода, так и путем конкретизации на общенаучном уровне философских методологических принципов, в первую очередь - принципов симметрии и инвариантности, через широкое использование которых в физических теориях прокладывает себе дорогу новая общенаучная методология - методология постнеклассической физики. Особую актуальность развитию общенаучного уровня методологии физики придает характерная для постнеклассического этапа междисцишпгаарность исследований, обусловливающая существенное повышение общности используемых понятий, пркблкжающш^ся к соответствующим философским категориям. Традиционно используемые физикой противоположные

фундаментальные понятия (дискретность и непрерывность, движение и покой и т.д.) предстают в постнеклассической физике в диалектическом единстве, представляя собой по существу новые понятия, синтезирующие традиционные противоположности. Новое содержание фундаментальных понятий непосредственно связано с изменением системы принципов с отологическим основанием, входящих в формирующуюся новую физическую картину мира. Этот процесс происходит на основе диалектической критики, способствуя устранению принципиальных противоречий, существующих между основаниями фундаментальных неклассических теорий (например, между квантовыми принципами, принципом локальности взаимодействия и принципом причинности) и служащих причиной появления в теориях физически бессмысленных результатов типа расходимостей и сипгулярностей. Справедливость подобного вывода особенно отчетливо проявляется при анализе ситуаций, возникающих в связи с попытками концептуального объединения всех известных физических взаимодействий, включая гравитационное. Залогом преодоления кризиса оснований физики является реализация программы междисциплинарных исследований, включающей разработку новых системы методологических принципов с онтологическими основаниями, создание универсального неархимедового математического формализма и применение его в описании физических явлений; перешзтерпретацию на этой основе ряда фундаментальных физических законов; обобщение правил классической логики. Одним из перспективных направлений, создающих базу для перехода к постнеклассическому этапу развития физики (предполагающему .ее единство), является изучение природы и методологической роли мировых констант. В отличие от известных физических теорий единая теория физических взаимодействий, отвечающая целям постнеклассической физики, должна включать все мировые постоянные, которые предположительно должны выполнять универсальную функцию инвариантных пределов изменения величин, подобно скорости света в теории относительности и постоянной Планка в квантовой механике. Соответствующая интерпретация и системное представление фундаментальных констант позволяет создать методологическую основу для разработки единой физической теории, которая была бы связана со всеми уровнями физического мира. Подобный подход

обеспечивает наиболее полную реализацию принципов инвариантности и симметрии, отвечая современным тенденциям в развитии методологии физики.

Раздел 1.3 "Характерные тенденции развития основ современной физики" посвящен выявлению общей тенденции построения современных квантово-полевых теорий и анализу методологических оснований применяемых принципов и формализмов. Для развития неклассической физики в настоящее время характерны попытки модификации системы постулатов с целью устранения тех или иных противоречий. Теория с индефинитной метрикой, например, обобщает квантово-механический постулат, замещая евклидово (гильбертово) пространство состояний системы псевдоевклидовым за счет добавления особых, "нефизических" состояний, связанных с отрицательными вероятностями перехода. Попытки обобщения релятивистского постулата и связанного с ним постулата причинности (микропричинности), как правило, связаны с введением пространственно-временной (имнульсно-энергетической) границы применимости преобразований Лоренца (и принципа причинности). Тем самым исключается понятие точечного события. В феноменологических нелокальных теориях это осуществляется за счет введения так называемых формфакторов - искусственных функций, "раздвигающих" входящие во взаимодействие операторы полей. Наряду с методом формфактора, получил развитие метод />функции. Его исходной позицией является определение элементарного интервала длины как радиуса сферы принципиальной нелокализуемости, т.е. как сферы, внутри которой нет метрики, нет расстояний, нельзя отличить одну точку от другой. В физических нелокальных теориях квантовыми (операторцыми) свойствами наделяются пространствешше координаты и время, что означает искривленность импульсного пространства, при этом аппарат подобных теорий органически содержит в себе особый масштаб - фундаментальную длину, в качестве которой сегодня рассматривается длина, определяемая константой гравитационного взаимодействия (1(Г'"с.и). Ее физическое содержание как фундаментальной (элементарной) длины заключается в том, что, являясь масштабом квантовых флуктуаций пространственно-временной метрики (вследствие квантования гравитации), она служит границей коренного изменения наших пространственно-временных представлений. В настоящее время большие надежды в физике возлагаются на теорию суперструны,

которую можно рассматривать как нелокальную теорию, содержащую фундаментальную длину и претендующую на описание всех фундаментальных взаимодействий, включая гравитационное. Приведенная характеристика основных теоретических концепций, выдвинутых за последние полвека с целью преодоления теоретических трудностей в физике микромира и космологии, позволяет выделить методологические тенденции их развития, и в частности отметить, что подавляющее зольшинство го этих теорий предполагают существование фундаментальной элементарной) длины, которой придается в различных теориях разный смысл: от ;вободного параметра, входящего в формфактор, до универсального масштаба в лрунной модели элементарных частиц. Можно сделать вывод о неполноте штологических оснований современных квантово-полевых теорий, выражающейся в «пользовании гипотез ad hoc, в произволе определения тех шш иных операций и фундаментальных понятий. Кроме того, можно отметить возрастание роли, лводимой в этих теориях принципам симметрии и инвариантности, что требует юответствующего изменения в системе используемых фундаментальных положепий.

В разделе 1.4 "Методологическая функция философии в становлении нового этапа пазвития физики" отмечено, что сложность выработки системы новых фундаментальных физических представлений обусловлена тем, что здесь теоретические и методологические проблемы настолько тесно связаны друг с другом, ito их "разнесение" зачастую носит сугубо условный характер: методологическая троблема оказывается, в частности, проблемой построения принципиально нового формализма, а вытекающая из этого физическая сторона проблемы становится методологической, заставляя нас пересматривать содержание соответствующего методологического принципа. Такое переплетение обусловлено, видимо, высоким /ровнем фундаментальности проблем постнеклассической физики, которые ¡атрагивагот вопросы, предельные для современного уровня трактовки самой ¡ущности бытия мира как целого, а также кризисом основ современной неклассической) физики. В этот переломный для физики период особенную 'лсгуалъность приобретает методологическая функция философии, связанная с троцсссом формирования и развития научной теории и реализуемая в нормативно-эегуляшвной, прогностической и конструктивной формах. Тем самым открывается

широкое поле деятельности для философско-мегодологического анализа содержания понятий и принципов, входящих в неклассическую физическую картину мира и их соответствия тем свойствам реальности, которые оказываются предметом исследования постнеклассической физики. Недооценка значимости методологической функции философии в становлении нового этапа развития физики, попытки использовать в качестве методологической базы этого процесса лишь тот материал, который уже включен в существующие неклассические теории, может привести к негативным последствиям в развитии процесса познания.

Глава 2 - Обоснование понятия "фундаментальная длина" - посвящена методологическому и конкретно-научному анализу идеи использования в физических теориях понятия фундаментальной длины. Как показано в первой главе, имеющиеся примеры реализации данной идеи в методологическом отношении недостаточно обоснованы. Это выражается прежде всего в том, что само введение в теорию фундаментальной длины в каждом случае оказывается в большей или меньшей степени изолированным от всей остальной совокупности используемых данной теорией представлений и методов. Принципиальная недопустимость подобной изоляции обусловлена тем, что речь в данном случае идет об отображении наиболее фупдалгентальных - пространственно-временных - свойств реальности. Выбор определенной концепции структуры физического пространства-времени должен закладываться в основу всех теоретических надстроек, детерминируя облик здания физики в целом. Если современная теоретическая конструкция, использующая фувдаментальную длину, не выступает заведомо как гипотеза ad hoc, то она обязательно должна опираться на целостную систему взаимообусловленных фундаментальных представлений. Это, в частности, означает, что в рамках такой теории в качестве основы обязательно должна содержаться концепция метрических и топологических свойств пространства и времени, отвечающая особенностям применяемого варианта понятия фундаментальной длины. Как следствие, может возникнуть необходимость в новой трактовке элементарного события, изучении геометрических соотношений, анализе кинематических свойств и причинной связи событий в новом концептуальном пространстве-времени, выяснении специфихи числового множества, адекватного обобщенным физическим представлениям,

развитии новых формализмов и т.д. Только на базе успешного решения этих задач возможно создание теоретических конструкций, претендующих на фундаментальность и участие в формировании новой физической картины мира. Указанный комплекс необходимых исследований может рассматриваться как "программа-минимум" методологического обоснования введения понятия "фундаментальная длина". Успех подобной программы, очевидно, зависит от того, окажется ли отвечающим реальности содержание исходного пункта всех построений. Принципиальным моментом является то, что эти исходные положения, т.е. представления о свойствах фундаментальной длины не могут быть в исчерпывающем объеме получены как однозначные следствия существующих фундаментальных теорий, тем более это невозможно непосредственно на основе имеющихся экспериментальных данных. Этот вывод подтверждается в том числе и разнообразием вариантов фундаментальной длины, рассматриваемых различными теориями. О свойствах элементарных интервалов длины и времени за последние полвека было высказано много различных догадок, например: внутри элементарных областей отсутствует точечная локализация частиц и событий: точка здесь находится и везде, и нигде, разные точки неотличимы друг от друга, мгновения не образуют временной последовательности, а сосуществуют наподобие пространственных точек, здесь нет причинно-следственной связи между событиями, а существуют своего рода "комки событий", которые взаимно друг друга обусловливают, но не следуют друг за другом, так что, например, сначала может родиться несколько элементарных частиц, а затем только поступит необходимая для этого энергия; геометрия элементарных областей в той же мере необычна: здесь невозможно зеркальное отражение пространства, т.е. не существует правого и левого, нарушена метричность пространства, пе выполняются законы сохранения и т.д. Все эти догадки, как легко видеть, носят отрицательный характер; они, следовательно, не создают для познания новой основы; все их, очевидно, можно объединить следующей единой формулой: внутренность элементарных интервалов есть область, в которой возможна любая аномалия. Подобная ситуация лишний раз свидетельствует о неэволюциопном моменте в развитии физики. Современная теоретическая физика, с одной стороны, в силу

собственного закономерного развития остро нуждается в наличии в ней понятия фундаментальной длины, с другой стороны, - не позволяет дедуктивно определить содержание этого нового понятия. Данное противоречие приводит к тому, что при решении проблемы "исходного пункта" наряду с учетом всего конкретно-научного материала необходимо существенным образом опираться на философско-методологический анализ тенденций развития оснований современной физики, учитывать требования методологии общенаучного уровня.

Поиски варианта определения содержания понятия "фундаментальная длина", отвечающего диалектико-материалистической методологии, непосредствешю приводят к проблеме соотношения свойств дискретности и непрерывности пространства. Один из возможных вариантов решения данной проблемы (требующий как философско-методологического, так и конкретно- научного анализа) заключается в постулировании особого качества фундаментальной длины - ее инвариантности и как следствие - признании особой методологической роли этой величины, наподобие функции скорости света в релятивистских теориях. В разделе 2.1 "Феноменология фундаментальной длины" на основе анализа формально-логических требований, предъявляемых к понятию фундаментальной длины, сформулирована система необходимо присущих ей свойств, в том числе сделан вывод о необходимости придания ей качеств предельности и инвариантности, что принципиально расходится с классическими и релятивистскими представлениями о свойствах протяженности. Отказ от возможности неограниченного уменьшения протяженности приводит к неархимедовости арифметики, выражающейся в предложенном варианте обобщения определений операций сложения и вычитания длин. Показана возможность математического представления фундаментальной длины как актуального нуля по отношению ко множеству протяженностей, характеризующих мир вещества поля. Понятие актуального нуля является новым, оно, по определению, логически находится в том же соотношении с классическим нулем, как и актуальная бесконечность с бесконечностью потенциальной,

С фшюсофско-методолошческой точки зрения феноменологический уровень нельзя считать исчерпывающим для формирования представлений о фундаментальной длине. Задаче их онтологического обоснования посвящен раздел 2.2

"Концепция природы фундаментальной длины", в котором предпринята попытка раскрытия причин и оснований всей совокупности специфических свойств фундаментальной длины. Показано, что среди известных в современной физике характерных величин с размерностью длины на роль фундаментальной может претендовать так называемая гравитационная (планковская) длина (10~33сл<), определяемая комплексом мировых констант (скоростью света, постоянной Планка и гравитационной постоянной), что обусловливает ее универсальность, инвариантность и единственность в своем роде. Согласно введенному В. В. Коруховым г\сС-принципу, данная длина включается в систему планковских величин, каждой из которых присуще свойство предельности по отношению ко множеству физических величин соответствующей размерности, характеризующему мир вещественных объектов. Тем самым проблема природы фундаментальной длины превращается в проблему природы планковских величин, включающих в том числе и такие фундаментальные физические постоянные, как скорость света (с), постоянная Планка (т)), гравитационная постоянная (б), постоянная Больцмана (к). В современной теоретической физике известен гипотетический объект - плаккеон (фридмон, геон), характеристики которого определяются планковскими величинами. Причем он может рассматриваться как "связующее звено" между мега- и микромиром, занимая "пограничное" положение "между" квантовыми и гравитационными релятивистскими объектами. Принципиальное качественное отличие планковских величин от величии, характеризующих вещественно-полевые объекты, позволяет принять гипотезу о принадлежности их носителя к новому виду физической реальности - планкеонному эфиру. Название нового вида реальности явственно указывает па то, что представления о его свойствах находятся в определенной гносеологической связи с гипотезами об эфирной среде, мировом эфире, которые в прошлом выдвигались в физике для объяснения природы электромагнитных волн и гравитационных взаимодействий. Эта связь действительно существует уже в силу того, что скорость распространения электромагнитных волн, являясь планковской величиной, считается, согласно т)сС-принципу, обусловленной существованием материального планкеонного эфира. В то же время название "штанкеонный эфир" содержит указание на принципиальное отличие представлений о его свойствах от предшествующих

моделей эфира, приписывавших эфиру свойства и состояния вещественных сред. Планкеонный эфир может, в отличие от прежних моделей эфира, служить моделью вакуумонодобного состояния материи, представляя собой релятивистский квантово-гравитациошшй эфир. В кинематическом отношении его специфическим свойством является инвариантный покой по отношению к выбору инсрциальной системы отсчета, связанной с вещественным объектом, что непосредственно обусловлено идеей существования фундаментальной длины. Благодаря этому свойству модель планкеонного эфира не попадает под действие аргументов специальной теории относительности против существования эфира. Обладая свойством инвариантного покоя, планкеонный эфир не должен создавать "эфирного ветра", т.е. не оказывает сопротивления инерциальному движению вещественных объектов. Не исключено, что представления о планкеонном эфире могуг сыграть важную роль в обосновании свойств, приписываемых в квантово-полевых теориях физическому вакууму.

Достоинством гипотетической модели планкеонного эфира служит выявление взаимосвязи между проблемой существования эфира и проблемой структуры физического пространства. В разделе 2.3 "Модель дискретно-непрерывного пространства-времени" анализируется возможность синтеза качеств дискретности и непрерывности пространства на основе предложенного определения свойств фундаментальной длины. Как физический референт актуального нуля фундаментальная длина воплощает характерные свойства конечного (неинваришгшого, относительного) и нулевого (бесконечно малого, инвариантного, абсолютного), вследствие чего соответствующая модель структуры пространства оказывается ни дискретной, ни непрерывной в чистом виде. С одной стороны, в ней предполагается существование ненулевой предельной неделимой протяженности, т.е, отрицается главный атрибут непрерывности. С другой стороны, в сил} неархимедовости сложения конечная неинвариантная протяженность не можеп рассматриваться "составленной" из конечного числа фундаментальных длин, чте отрицает дискретность и воспроизводит свойство континуума. Такое ново« концептуальное пространство можно назвать дискретно-непрерывньш. Очевидно, тот же характер следует принять и для структуры времени, точнее - дискретно-непрерывными свойствами будет обладать концептуальное пространство-время мир;

вещественных релятивистских квантово-гравитаиионных объектов, выступающее обобщением известных физических моделей пространства и времени.

Переход к модели дискретно-непрерывного пространства-времени обусловлен потребностями теоретического описания свойств физической реальности, связанных с предположением о предельности значений планковских величин по отношению к количественным характеристикам мира вещественных объектов. Если ограничиваться рамками теории, в которой не предполагается взаимосвязанный, системный характер планковских величин (т.е. хотя бы одна из них считается независимой и может быть формально приравнена нулю или бесконечности), то потребность в использовании дискретно-непрерывных представлений не возникает. Иными словами, пространственный и временной континуум является необходимой и достаточной идеализацией в рамках существующих физических теорий, в то время как модель дискретно-непрерывного пространства-времени является идеализацией, обоснованной для постнеклассической - релятивистской квантово-гравитационной -теории. Очевидно, пространственный (и временной) континуум по сравнению с дискретно-непрерывной моделью пространства-времени является более сильной идеализацией, получающейся в результате предельного перехода при с-*» либо т}—>0, либо б->0.

На основе модели дискретно-непрерывной структуры пространства удается наметить подходы к решению ряда философско-методологических проблем, в том числе конкретизировать представления о связи базовых метрических характеристик пространства вещественных объектов со свойствами материи, подтвердив идею о том, что сущность физического пространства однозначно определяется системой специфических проявлений (следствий) взаимоотношений материальных, объектов. Этот вывод о сущности физического пространства, соблюдая принцип соответствия, по-новому обоснованно конкретизирует общее философское определение пространства как формы существования материи. При этом можно условно разделить совокупность свойств пространства на две составляющие в соответствии с различием материальных источников их происхождения: универсальную, "порождающую" и относительную, "производную" (само собой разумеется, что это разделение производится по отношению к миру вещественных объектов, которому принадлежит

наблюдатель). В реальности эти составляющие существуют в единстве, абсолютизация их противоположности носила бы метафизический характер. Тем самым введение новых представлений о разнообразии и специфике видов материи создает основу для синтеза линий Демокрита - Ньютона и Аристотеля - Лейбница в понимании пространства, позволяет реализовать при решении данного вопроса последовательный диалектико-материалистический подход. Настоящая концепция природы обнаруживаемых пространством свойств создает также основу для синтеза различных геометрических описаний пространства (подходов Римана и Клейна).

Дискретно-непрерывная структура концептуального пространства (и времени) представляет собой новый интересный объект изучения. Соответствующая ей модель движения не только позволяет воспроизвести принципиальные черты движения в непрерывном пространстве-времени, но и учитывает свойства изотахии, кекипемы и реновации, которые характерны для перемещения в дискретном пространстве-времени. Известная проблема трактовки состояния "инобытия" объекта при смещении в дискретном пространстве-времени получает удовлетворительное решение, основанное на учете топологического свойства пространства вещественных объектов - его трехмерности. Это непосредственно связано гипотезой о взаимоотношении между вещественным, полевым и планкеонным видами реальности и позволяет дать новую физическую интерпретацию философского принципа единства мира В разделе 2.4 "Возможная физическая интерпретация единства мира" представлен основанный на идеях теории самоорганизации гипотетический "сценарий" формирования минимальных (элементарных в пространственно-временном смысле) вещественных объектов в планхеонном эфире. С этой гипотезой может быть связана , простота единой физической теории, включающей представление о планкеонном эфире, - она не только будет объединять все известные нам фундаментальные взаимодействия, но и, возможно, выявит универсальную первооснову мира вещества и поля, как среды, ответственной не только и не столько за процесс передачи сигналов, но, скорее всего, ответственной за структуру мира - за генерацию частиц, за структуру и свойства физического пространства-времени и, возможно, за рождение нашей Вселенной. При этом не возникает необходимости рассматривать шанкеопный эфир в качестве первоматерии, - ему отводится роль качественно специфичной

материальной сущности, элементарной в структурном отношении лишь для вещества и поля.

Поскольку пространственно-временная область существования вещественно-полевых объектов при наличии фундаментальной длины оказывается ограниченной в области малых пространственных и временных масштабов, то должны существовать предельные вещественно-полевые объекты. Другими словами, принятие дискретно-непрерывной структуры пространства-времени создает основу для изучения свойств элементарных в пространственно-временном отношении вещественных объектов. Уже начальное рассмотрение этой проблематики позволило получить вариант теоретического обоснования топологического свойства трехмерности пространства невзаимодействующих вещественных объектов, а также обнаружить наличие взаимосвязи между топологическими и метрическими свойствами пространства.

На основе рассмотрения специфики способа существования элементарного вещественного объекта в дискретно-непрерывном прострапстве-врсмени, обоснован вывод о том, что причинно-следственным отпошениям па элементарном уровне присуща не только необходимость, но и случайность, проявление которой не связано с неполнотой знания закономерностей, характерных для вещественного уровня реальности. Случайность, как и необходимость не могут бьггь отделены от самого процесса объективного существования минимального вещественного объекта, т.е. они внутренне присущи его способу существования - самодвижению. Тем самым, гуществование случайности приобретает объективный, онтологический статус, по файней мере, в концепциях, ограничивающихся описанием и объяснением свойств вещества и поля.

Ключевым моментом в исследовании метрических свойств пространства как в конкретно-научном, так и в философско-методологическом аспектах является тредставленный в главе 3 - Проблема метризуемости и математические концепции гространства и времени - анализ (и обобщение) современной геометрической сонцепции физического пространства-времени, согласно которой считается, что тротях<енкый непрерывный отрезок "составлен" из непротяженных точек, а временные интервалы положительной длительности соответственно - из ¡мгновений, обладающих нулевой длительностью. Диалектика точечности и континуума всегда

представлялась исследователям одной из самых сложных проблем, с которыми когда-либо сталкивался человек. Недаром она квалифицировалась в прошлом такими эпитетами, как "сфинкс", "гордиев узел, не рассекаемый ни для какого меча", и т.п. История логического и математического анализа этого утверждения восходит к античности, в частности, к Зенопу Элейскому, сформулировавшему апорию протяженности, которая имеет особое значение для физики, поскольку измерение длин, наряду с измерением длительностей, является фундаментальным физическим измерением. С помощью измерений пространственных интервалов и временных промежутков обеспечивается измерение других производных физических величин. В свою очередь, измерительные процедуры являются необходимым условием физического знания. Они представляют собой непременную ступень для перехода от реальных явлений к процессов к их описанию в раджах физических теорий, служат основой для проверки физических гипотез. В разделе 3.1 " Теория протяженности и континуум" приводится логика доказательства метрической непротиворечивости геометрии континуума, рассматривается философско-мстодологическая проблема гсохронометрического конвенционализма, характерная для континуалистской теории протяженности, обосновывается вывод о неудовлетворительности с физической точки зрения теории протяженности, в основе которой лежит понятие непротяженной математической точки. В разделе 3.2 "Обобщение теории протяженности" рассматривается возможное решение этих трудностей современной теории протяженности, использующее новые представления, синтезирующие концепции континуальности и дискретности пространства. Соответствующее новое понятие элементарного интервала в этом случае соединяет в себе свойства традиционных противоположностей (кванта дискретной структуры и точки континуума), обладая преимуществами как одного, так и другого и в то же время исключая их недостатки. Иными словами, оно характеризуется как качественной и количественной содержательностью (т.е. определенностью, конечностью) кванта, так и инвариантностью, "невещественностью" точки. Сами по себе понятия точки и кванта приобретают характер определенных идеализации единого нового обобщенного понятия, а свойственные им недостатки объясняются как следствия чрезмерной идеализации реальности. Показано, что принятие дискретно-непрерывной структуры

тространства позволяет исключить отрицание эмпирической детерминации еометрического описания пространственных и временных фактов, вытекающее из сонцепции геохронометрического конвенционализма.

Как известно, для решения проблемы метризуемости множества свойство тесчстности континуума не является достаточным, оно, как правило, дополняется так изываемым условием отделимости, которое как бы гарантирует, что элементы хространства не "сливаются" и континуум оказывается актуально разделенным на гесчетное число элементов. В связи с этим привлекают внимание подходы, ¡азвиваемые в нестандартном анализе, связанные с приданием каждой точке сонтинуума (вещественному числу) окрестности, характеризуемой бесконечно 1алыми числами. В разделе 3.3 "Теория протяженности и бесконечно малые Iеличины" анализируются возможные следствия использования методов ^стандартного анализа, отмечена методологическая несостоятельность гспользуемого способа расширения множества вещественных чисел путем кханичсского добавления новых (бесконечно малых) чисел, наличие которых геминуемо должно приводить к формально-логическим парадоксам. Существенно, гго не имеющие численного выражения бесконечно малые не обладают латериалышм референтом и лишний раз необоснованно противопоставляют понятия ;онечного (относительного) и нулевого (инвариантного) количеств. На основе 1роведешюго методологического анализа проблем теории протяженности приведены 1р1ументы в пользу использования множества с актуальным нулем. Тем самым, ;онцепция дискретно-непрерывной структуры пространства (и времени) позволяет :оздать принципиальную основу для успешного решения проблемы метризуемости и [огически обосновать основные идеи современной теории протяженности. Эта юнцепция привлекательна в первую очередь тем, что обеспечивает сближение югико-математической и онтологической сторон в изучении структуры и свойств >еапыюго пространства-времени.

Глава 4 - Элементы "дискретно-непрерывной" математики - посвящена методологическому и конкретно-научному анализу математических структур, связанных с отображением дискретно-непрерывных свойств пространства. Включение новых (постнеклассических) онтологических представлений о специфике

планховских величин в концептуальный фундамент науки приводит к необходимости обобщения базовых математических абстракций. В разделе 4.1 "Постпеклассические физические представления и базовые математические понятия" показано, что проблематичной оказывается обоснованность экстраполяции на гшанковские масштабы не только существующих математических методов, но и самых исходных математических понятий в их традиционной форме (таких как точка, окрестность, линия, угол, вектор, размерность, непрерывность и пр.). В связи с этим ставится задача проанализировать элементарную геометрию модели пространства вещественно-полевых объектов вблизи планковских масштабов, т.е. получить новые представления о свойствах геометрических объектов в случае дискретпо-иепрерывной структуры пространства. Установление отношений между геометрическими объектами позволит, в свою очередь, перейти к обобщенному определению числа, адекватному природе множества с актуально нулевым элементом.

В разделе 4.2 "Определение обобщенных геометрических понятий" вводится фундаментальное понятие "диады" — гипотетического объекта, объединяющего в единое целое пару планкеонов и имеющего в качестве физического референта элементарное перемещение в дискретно-непрерывном пространстве-времени. На основе рассмотрения возможных конфигураций соединения диад анализируется специфика свойств элементарных геометрических объектов дискретно-нспрерывногс пространства. Определены новые понятия актуально нулевого (планковского) угла, актуальной прямой, актуального покоя, обобщающие существующие понятия параллельности и ортогональности, прямолинейности и поворота, покоя и вращения, показана принципиальная невозможность безусловного следования логическом} закону исключенного третьего при интерпретации в классических термина* геометрических свойств дискретно-непрерывного пространства.

В разделе 4.3 "Обобщенное числовое множество" на основе анализа соотношенш длин и свойств угловых величин в пространстве с актуально нулевой протяженностьк дано геометрическое определение числа, обобщающее понятие вещественного числа На основе нового определения получены предварительные данные о числовол множестве, соответствующем дискретно-непрерывному характеру множеств, физических величин. Приводится возможная философская интерпретацго

бобщенного числа как выражения количества, учитывающего диалектику категорий пределенности и неопределенности. Если вещественное число по существу является трицанием неопределенности и исключает основания для синтеза противоположных арактеристик количества, то обобщенное число может рассматриваться как аракгеристика не только количественной определенности описываемого множества бъектов или свойства, но и как выражение степени фактического абстрагирования от ндивидуалыюсти пересчитываемых объектов или от природы изучаемого свойства. )бобщенное число содержит обе эти составляющие в единстве, согласно тому как писание реальности всегда включает как момент абсолютности (истинности), так и юмент относительности (условности). Важной специфической чертой множества бобщенных чисел является единственность инвариантного элемента в отличие от редставлений о множестве вещественных чисел, согласно которым ипвариантными войствами наделяются нуль и бесконечность. Обобщенное инвариантное число оединяет в себе свойства нуля и бесконечности, являясь одновременно нижним и ерхним пределом количественных изменений, что с логической точки зрения ыражается некоммутативностью арифметических операций (вычитания и сложения)

инвариантным обобщенным числом. Тем самым, новое числовое множество >ткрывает возможности для математического описания всей физической реальности ;ак единого взаимосвязанного и замкнутого целого, симметричного в отношении большого" и "малого", макро- и микроструктур. Проведенный предварительный шализ обобщенного числа показывает, что от развития данного направления юследований можно ожидать принципиально новых важных методологических и гашсретно-научных результатов. В Приложении к главе 4 приводится метод )бобщения на случзй дискретно-непрерывного пространства известных результатов еометрш! континуума на примере рассмотрения обобщенной математической формы еоремы Пифагора.

Развиваемые в диссертации представления о фундаментальной длине как элементе :истемы мировых постоянных (нланковскнх величин), а также концепция шанкеонного эфира, обосновывающая в онтологическом отношении предстазле:гия о даскретно-непрерывной структуре физического пространства-времени, ^посредственно касаются вопросов о соотношении абсолютного и относительного, а

тем самым - проблемы смысла бесконечности в физике, которой посвящен содержание главы 5 - Конкретизация понятия бесконечного в постнекпассическо физике. В разделе 5.1 "Дискуссия о характере бесконечного" подчеркивается, чт традиционно физика заимствовала идеи о сущности бесконечности из философии : логики, поскольку не располагала данными онтологического характера пи бесконечно больших, ни о бесконечно малых величинах. Лишь с осознание! методологической роли инвариантных (планковских) физических величин и анализе; их свойств, на наш взгляд, появляется возможность содержательного применени онтологически ориентированного подхода к изучению вопроса о природ бесконечности. Сама возможность системного осуществления подобного подхода вопросу о бесконечном является принципиально новой. Раскрывая бесконечное чере инвариантное мы основываемся на том, что инвариантность означает в определенно! смысле ту или иную степень (форму) всеобщности явления, а форма всеобщности,: свою очередь, есть форма внутренней завершенности и тем самым бесконечность Данная часть работы преследует цель наметить в общем контексте исследована новые подходы к актуальной задаче конкретизации понятия и свойств бесконечност в физике, проанализировать возможность применения в физике известны математических абстракций бесконечности, обосновать некоторые методологически установки развития постнеклассическоя пауки (в первую очередь - физики).

В разделе 5.2 "Бесконечность в теории множеств" рассматриваются юпочевы философско-методологичсскис предпосылки и математические результаты теори множеств Г. Кантора, на которых во многом базируются современные конкретно научные и философские представления о свойствах и роли бесконечного. Канторол было выдвинуто определение бесконечности как такого множества, в котором части; целое могут быть равномощны, т.е. характеризоваться одним трансфинигны? кардинальным числом. Одним из проявлений качественного различия конечных 1 бесконечных множеств, как известно, является нарушение коммутативного закон архимедовой арифметики в отношении операций с трансфинитными числами. Ещ одним важным свойством бесконечного, как показал Кантор, является люмен относительности, выражающейся в том, что между трансфишггнымн числами можии проводить сравнение, что означает замену традиционного представления <

цинственной в своем роде (абсолютной) бесконечности понятием существования рансфинитных чисел различных порядков. Несмотря на существование формально-огических парадоксов теории множеств, принципиальные математические езультаты, полученные Кантором, могут иметь определенное отношение к описанию шической реальности, учитывающему свойства инвариантности и предельности ланковских величин. Содержание раздела 5.3 "Физическая интерпретация онцепции трансфинитного" непосредственно связано с целенаправленным поиском отологического содержания понятия транефшнгшого, т.е. рассмотрением новых изических представлений и гипотез с целью выявления закономерностей, бладающих качественными особенностями, соответствующими свойствам рансфинитного. Одним из таких представлений является вывод о том, что при учете »ундаменталыюй длины для вещественных микрообъектов существуют зависящие от [ассы покоя максимальные значения (меньшие скорости света) возможных скоростей дижения. Показано, что эти величины могут рассматриваться в роли относительных" трансфинитов, занимая положение между конечными скоростями и коростыо света, играющей роль абсолютной транефшштной величины. Приводится шзическая интерпретация неархимедовости сложения и нарушения закона оммутативности, характерных для максимальных скоростей и аналогичных войствам каиторовских транефшштов. Тем самым можно прийти к выводу, что идеи гатематической теории трансфинитного получают широкое поле применения в юстнеклассической физике, формализмы которой должны учитывать методы и »езультаты теории множеств, по мере необходимости обобщая их и исключая ¡озможность появления парадоксов. Последняя задача связана со спецификой логики | постнеклассической физике, обсуждаемой в разделе 5.4 "Концепция прансфинитного и логика в постнеклассической физике". Показано, что некоторые финципиальные физические выводы, возникающие благодаря свойствам шанковских величин, могут иметь вид формально-логических парадоксов, что ледует рассматривать как указание на необходимость обобщения классических ;аконов логики. Двузначность суждений, которая является трудностью, »преодолимой для формальной логики, подлежит не упразднению, а рассмотрению в :ачестве собственного момента новой однозначности. Дня форматьной логики

существует только конечное логическое, категория конечного лежит в основе все! формальной логики. В противовес ей логическое, оправдывающее "двузначность" (т.е. диалектико-логическое) есть бесконечно-логическое, которое существует ка] логическое единство противоположностей и содержит в себе конечное логическое ] качестве момента. Иными словами, рассматриваемые в формальной логик умозаключения имеют аналитическую природу, в то время как диалектическая логик; постнеклассической физики, будучи логикой категорий, призвана обосновывать синтетические суждения.

В разделе 5.5 "Взаимосвязь актуальных нуля и бесконечности" анализируется одш из примеров проявления специфики логики в физике планковских величин. Он связш с методологической установкой, заключающейся в том, что константы, являющиеся актуальными нулями для множеств соответствующих физических величин, должны) определенном отношении проявлять и свойства актуальной бесконечности. Один и аргументов в пользу единства противоположных понятий актуальных нуля ] бесконечности заключается в том, что возможность обоснованного введения 1 физические теории как первого, так и второго базируется на одной и той же систем' фундаментальных физических и математических представлений. Идея I существовании актуальной бесконечности в актуальном нуле (и актуального нуля ] актуальной бесконечности) может явиться одним из фундаментальны: методологических ориентиров (принципов) при разработке основ постнеклассическо] физики. Понятия актуального нуля и актуальной бесконечности важны не только : математике и физике, ош! оказывают влияние и на решение общефилософски: мировоззренческих вопросов. Актуальная бесконечность реального мира в принцип позволяет познавать мир в общем, как "конечное" целое, сразу весь целиком, н проходя потенциально бесконечный путь изучения и обобщения деталей, элемента реальности. Подобно конечности мира в большом, конечность в малом также создае предпосылки для познания реальности сразу во всем "свернутом" многообразии е свойств. Введение в научный оборот новых онтологически обоснованны представлений о бесконечном открывает широкое поле деятельности в облает! методологии и методики исследования физической реальности.

В Заключении подводятся основные итоги проведенного исследования, фактеризуется значение выполненной работы и место полученных результатов в 1мках проблемы методологического обоснования развития оснований современной изики и поиска пути перехода к постнеклассическому этапу. Отмечено, что научный ттерес к разрабатываемым в диссертации идеями, связанным с новыми зедставлениями о структуре физического пространства, обусловлен тем, что они огут быть использованы в качестве логико-методологической и онтологической :новы для подходов, реализуемых в настоящее врет при построении ряда новейших фиантов объединенных теорий (например, использующих многомерные модели юстранства, суперсимметрию и др.). Включение в физическую картину мира зедставлений о фундаментальной длине как актуальном нуле множества длин и юкретно-непрерывной структуре пространства позволило в известной мере 5общить и систему базовых математических понятий. Отказ от ¡ещественноморфичных" определений геометрических и арифметических понятий >здает надежную и перспективную идейную основу для решения некоторых ^тематических проблем (в частности, проблем метризуемости множеств, сущности :сконечно малых величин и др.).

Важно, что развиваемые представления не приводят к конфликту с существующим ншрическим, наблюдательным и теоретическим материалом, соответствуя гтодологическим принципам конкретно-научного уровня. Их отличает синтез тссических противоположностей, понимаете единства которых в неклассической изике присутствует лишь в форме "дополнительности". Можно заключить, что звые представления составляют целостную концепцию и полностью лежат в русле шеченной исследовательской программы постнеклассической науки.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах: Шарыпов О.В. Понятие фундаментальной длины и методологические проблемы »временной физики. - Новосибирск: Изд-во НИИ МИОО Новосибирского гос. унив-1,199В.

Шарыпов О.В. Проблема метризуемости и математические концепции зостранства и времени. - Новосибирск, изд-е ИФиПр СО РАН, 1996.

Шарыпов О.В. Философско-методологическое обоснование шанкеонно: концепции как основы развития новой единой фундаментальной теории. Новосибирск, изд-е ИФиПр СО РАН, 1996.

Шарыпов О.В. Особенности геометрии и причинной связи событий в дискретнс непрерывном микропространстве-времени. - Новосибирск: изд-е ИФиПр СО РАЕ

1997.

Шарыпов О.В. О роли планкеонной концепции в формировании основ едино фундаментальной теории//Гуманитарные науки в Сибири. -1997. 1. - С. 97-102.

Шарыпов О.В. Об актуальности создания постнеклассической физики , Гуманитарные науки в Сибири. - 1998. - № 1. - С. 11-15.

Шарыпов О.В. О формировании новой физической картины мира на основ планкеонной гипотезы // Философия науки. - 1995. - № 1 (1). - С. 50-57.

Шарыпов О.В. Фундаментальная длина: явление и сущность // Философия науки.

1998. -№1 (4).

Корухов В.В., Шарыпов О.В. Место физического пространства в систем взаимосвязей материального мира // Гуманитарные науки в Сибири. - 1996. - № 1. С. 79-85.

Корухов В.В., Шарыпов О.В. О возможности объединения свойств инвариантног покоя и относительного движения на основе новой модели пространства минимальной длиной И Философия науки. - 1995. - № 1 (1). - С. 38-49.

Корухов В.В., Шарыпов О.В. Об онтологическом аспекте бесконечного Философия науки. - 1996. - № 1 (2). - С. 27-51.

Корухов В.В., Шарыпов О.В. О методологической функции донаучных учений мире в связи с формированием основ постнеклассической физики и математики Всероссийский семинар "Методология науки", сессия П, "Нетрадиционн методология", 26 - 29 мая 1997. - Томск: Томский гос. унив-т, 1997.

Корухов В.В., Шарыпов О.В. Постпеклассические представления о структур пространства-времени // Первая Международная конференция "Проблемы ноосфер и устойчивого развития", сентябрь, 1996. - СПб.: С.-Петербургский гос. университе 1996.

{орухов В.В., Шарыпов О.В. Элементы новой научной картины мира и ременные проблемы теоретической физики // Региональная научная конференция атематические проблемы физики пространства-времени сложных организованных тем" 14-16 авг. 1996. - Новосибирск: ИМ СО РАН, 1996.

Подписано в печать 14.09.98 Формат 60х841/1б. Печ. Л. 2.(

Заказ № 339 Тираж 70.

Отпечатано на участке оперативной полиграфии Новосибирского государственного университета 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2.

Текст диссертации на тему "Проблема структуры пространства в современной физике"

V* V/

российская академия наук

сибирское отделение институт философии и права

На правах рукописи

Шарыпов Олег Владимирович

ПРОБЛЕМА СТРУКТУРЫ ПРОСТРАНСТВА В СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКЕ

Диссертация на соискание ученой степени доктора философских наук по специальности 09.00.08 - философия науки и техники

Научный консультант: доктор философских наук

и т.....

Н

профедсс;

ъ

1анов

Новосибирск, 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение..................................................................................................4

Глава 1. Методологическое обоснование формирования

постнеклассической физики........................................................21

1.1. Р азвитие оснований физики:

характеристика современного этапа.............................................21

1.2. Фундаментальные методологические и конкретно-научные проблемы неклассической физики:

их связь и взаимодействие.........................................................34

1.3. Характерные тенденции

развития основ современной физики...........................................64

1.4. Методологическая функция философии

в становлении нового этапа развития физики................................79

Глава 2. Обоснование понятия "фундаментальная длина"............................90

2.1. Феноменология фундаментальной длины.....................................90

2.2. Концепция природы фундаментальной длины..............................103

2.3. Модель дискретно-непрерывного пространства-времени.................135

2.4. Возможная физическая интерпретация единства мира....................164

Глава 3. Проблема метризуемости и математические концепции

пространства и времени...........................................................217

3.1. Теория протяженности и континуум...........................................219

3.2. Обобщение теории протяженности............................................229

3.3. Теория протяженности и бесконечно малые величины....................234

Глава 4. Элементы "дискретно-непрерывной" математики.........................242

4.1. Постнеклассические физические представления

и базовые математические понятия............................................242

4.2. Определение обобщенных геометрических понятий......................249

4.3. Обобщенное числовое множество.............................................265

Приложение к главе 4.......................................................................293

Глава 5. Конкретизация понятия бесконечного

в постнеклассической физике...................................................297

5.1. Дискуссия о характере бесконечного.........................................301

5.2. Бесконечность в теории множеств.............................................308

5.3. Физическая интерпретация концепции трансфинитного..................317

5.4. Концепция трансфинитного

и логика в постнеклассической физике........................................332

5.5. Взаимосвязь актуальных нуля и бесконечности.............................342

Заключение...........................................................................................349

Библиография........................................................................................359

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Проблемы физического пространства всегда представляют большой интерес как с естественно-научной, так и с философской точки зрения. Последние результаты развития представлений о пространстве дают определенные основания утверждать, что они могут привести к созданию новых конкретно-научных и философских теорий, к переосмыслению ряда существующих фундаментальных научных положений. По глубине преобразований это будет сравнимо с революционным переходом в физике от классического к неклассическому этапу. Это подтверждается еще и тем, что специфика предмета исследования современной физики, стоящей на пороге перехода к изучению качественно новой области реальности, все в большей степени определяется присущими рассматриваемым объектам саморазвитием, взаимосвязью и т.п. и обусловливает необходимость принципиального изменения всех составляющих оснований современной (неклассической) физики. Необходимые новации не ограничиваются лишь переформулированием отдельных философско-методологических принципов, идеалов и норм исследования, но затрагивают также и самые глубокие составляющие физической картины мира в целом. Содержание новых фундаментальных физических понятий по объему приближается к философским категориям, что обусловливает растущую потребность в их обобщенной интерпретации как продуктов синтеза противоположностей. Как следствие, особую актуальность в процессе становления постнеклассической физики приобретает развитие общенаучного уровня методологии. В частности, все более широкое применение в физике находят принципы симметрии и инвариантности, учитывающие в том числе и методологическую роль, отводимую в современной физике фундаментальным постоянным. Всестороннего анализа требуют выдвинутые в последние годы философско-методологические принципы, в том числе - с онтологическими основаниями.

Теоретическое осмысление накопленного в физике и космологии за последние полвека естественно-научного материала, касающегося фундаментальных природных

закономерностей, также требует существенного обновления физической картины мира, философско-методологических оснований физики, идеалов и норм исследования. Современная теоретическая физика, все глубже проникая в микромир, сталкивается с рядом принципиальных трудностей, происхождение которых, по-видимому, связано со спецификой свойств физического пространства (и времени) в области малых протяженностей (и длительностей). Тем самым сегодня особую актуальность приобретает проблема структуры физического пространства. Находясь в основании физической картины мира, представления о структуре пространства во многом определяют содержание оснований физики, приблизившейся к порогу революционных преобразований. По ряду существенных признаков основания неклассической физики уже не отвечают потребностям дальнейшего успешного продвижения теоретического познания реальности в глубь микромира, - настоятельно требуется переход к новому - постнеклассическому - этапу развития физики.1 Признаками этого являются не только и не столько новые теоретические концепции, идеи и даже теории типа теорий и концепций Великого объединения, космомикрофизики и т.п., сколько проблемы, не решаемые в рамках обычных, неклассических, методов и подходов, в рамках существующего мировоззрения.

Для философско-методологического обеспечения этого перехода в высшей степени актуальным является, наряду с развитием представлений о структуре и свойствах пространства (и времени), также и выработка соответствующих этим представлениям новых основных физических и математических понятий. Действительно, современные интегративные тенденции в физике, отражающие один из аспектов перехода к постнеклассическому этапу ее развития, не исчерпываются лишь взаимной экспансией положений и понятий, относящихся к различным теориям, - неизбежно и формирование новых понятий, обобщающих прежние и расширяющих рамки их применимости. Как показывает философско-методологический анализ, содержанием постнеклассической физики может служить релятивистская квантово-гравитационная теория, учитывающая и объединяющая все фундаментальные физические постоянные

1 Степин B.C. Научное познание и ценности техногенной цивилизации // Вопросы философии. - 1989. -№ Ю. - С. 3-18.

(мировые константы) и преодолевающая противоречия динамического и статистического подходов, континуальных и квантовых концепций, лежащих в основе современных теорий. Тем самым подобная теория должна не только сводиться в предельных случаях к известным неклассическим (и классическим) теориям, но и обладать качественной спецификой, основываясь на базовых физических и математических представлениях, синтезирующих противоположные моменты, такие как дискретность и непрерывность, конечное и бесконечное, бесконечно большое и бесконечно малое, движение и покой, частица и волна, элементарное и составное, необходимое и случайное. Как следствие - ключевой методологической проблемой для физики становится сегодня задача развития и "освоения" новых научных понятий, более богатых по содержанию, чем принятые идеализации, заводящие на практике в тупики благодаря несоответствию логики их создания и применения изучаемой физической реальности.

Примером этому может служить ситуация, сложившаяся в современной космологии. Речь идет о непосредственно связанной с методологией исследования проблеме сингулярности, привнесенной в космологию вместе с методами физики высоких энергий. Эта проблема заключается в том, что в процессе расширения Вселенной в "начальный" момент времени метрика должна быть сингулярной, к сингулярности же неприменимы обычные представления о пространстве-времени, тем самым известные нам законы физики не могут быть применены для описания состояния в "начальный" момент времени. Это как раз и есть пример гносеологически тупиковой ситуации. К другого рода принципиальным проблемам современных моделей Вселенной относятся вопросы, связанные с евклидовостью пространства, его размерностью, однородностью и пр. Их решение тоже требует перехода к новым физическим представлениям, лежащим в русле объединительной тенденции. Аналогичные проблемные ситуации возникают и в специальной теории относительности (в пределе при стремлении относительной скорости вещественного объекта к скорости света).

Поскольку у нас нет оснований полагать, что пространственно-временная или энергетически-импульсная область существования вещественно-полевой реальности не имеет пределов, то правомерной была бы постановка вопроса о наличии предела

применимости всех существующих теорий. Этот предел физики мира вещественных (и полевых) объектов может определяться некоторым инвариантным материальным объектом (или состоянием), "вблизи" которого описание мира вещественных объектов должно основываться на законах, объединяющих все известные типы взаимодействий. Изучение этой "околопредельной" области существования вещественно-полевой реальности могло бы задать методологические ориентиры для поиска подходов к решению фундаментальных проблем физики и космологии.

Основания неклассической физики не содержат представлений о количественных и качественных пределах собственной адекватности (помимо понятий скорости света в вакууме и постоянной Планка). Поэтому разработка основ "физики околопредельных состояний", в первую очередь, с необходимостью включает критический пересмотр наиболее фундаментальных физических понятий, в частности, ставит задачу качественного обновления представлений о структуре пространства-времени, что неизбежно повлечет за собой обобщение определения числа и свойств числового множества, а также введение "обобщенных" математических объектов, разработку новых математических формализмов, основанных на элементах неархимедовой (неевклидовой) математики, неаристотелевой логики. Проблематичной оказывается обоснованность экстраполяции на микромасштабы не только конкретных математических методов, но и самых исходных математических понятий (таких как точка, окрестность, линия, угол, вектор, размерность, непрерывность, дискретность и пр.). Указанные возможные изменения в математике и логике, которые, как и новые методологические принципы, отвечали бы стоящим перед постнеклассической физикой проблемам, в свою очередь, должны сыграть важную эвристическую роль в построении и отборе новых физических теорий. Тем самым можно сделать вывод о том, что в настоящее время приобретает актуальность задача реализации программы междисциплинарных исследований, включающей разработку системы методологических принципов построения физики "околопредельных состояний"; создание соответствующего неархимедового математического формализма и применение его в описании физических явлений; обобщение правил классической логики; переинтерпретацию на этой основе ряда фундаментальных физических законов.

Изменения оснований физики должно происходить в результате процесса диалектической критики существующих положений, т.е. в каждом случае необходимо от тезиса переходить к антитезису и на его основе пробовать прийти к синтезу - к такому новому пониманию проблемы, при котором прежние положения представлялись бы как подчиненные моменты новой, более общей концепции. В постнеклассической физике синтезу должны быть подвергнуты не только те понятия, которые в неклассической физике уже связаны принципом дополнительности, но также и те понятия, которые пока на конкретно-научном уровне мыслятся взаимоисключающими. Основываясь на указанной точке зрения, можно, в частности, отметить актуальность задачи синтеза континуальных и дискретных представлений о структуре пространства. Их различие по существу заключается в отношении к наличию неделимой протяженности в модели пространства вещественно-полевой реальности. Попытки использования представлений о существовании минимальной (фундаментальной) длины предпринимались в истории натурфилософии и физики неоднократно, но без убедительного успеха. Дело в том, что они всегда были связаны с отрицанием континуальности и абсолютизацией дискретности. Результатом такого недиалектического отрицания могло быть снятие некоторых принципиальных трудностей континуальных теорий (типа ультрафиолетовых расходимостей в физике или сингулярностей в космологии). Однако взамен всегда возникали не менее острые противоречия (например, между принципом причинности и релятивизмом). С точки зрения диалектики в этом нет ничего удивительного. Фундаментальная длина, автоматически отрицая непрерывность, должна обладать и качествами, отрицающими дискретность. Только в этом случае можно рассчитывать на то, что новое понятие окажется адекватным задаче объединения взаимоисключающих фундаментальных физических (и космологических) представлений, а в дальнейшем - и построенных на их основе теорий. Тем самым задача философско-методологического анализа содержания, которое должно быть вложено в понятие фундаментальной длины, является на сегодня актуальной. И здесь представляется весьма важным прежде всего сформировать систему представлений о качественной специфике фундаментальной длины, ее методологической роли в создании постнеклассической физики.

Неслучайно в последние десятилетия исследования, связанные с фундаментальной длиной, неизменно включаются в списки "особо важных и интересных проблем".2

В целом актуальность философско-методологических исследований по проблеме структуры пространства в современной физике не вызывает сомнений.

Степень разработанности проблемы. Интерес к проблемам структуры и свойств физического пространства (и времени) имеет богатую историю, берущую начало в мифологии древних народов. Позднее эти вопросы заняли важное место в натурфилософских системах, созданных выдающимися мыслителями древней Греции, Индии, Китая. В истории европейской науки выделялись два принципиально различающихся подхода к пониманию природы пространства: согласно одному из них, пространство независимо от материи (абсолютно), согласно другому, -пространство рассматривается как совокупность мест, занимаемых материальными объектами, и определяется ими. Принятие той или иной из этих философских точек зрения на природу пространства в значительной степени предопределяло решение вопросов о его структуре и свойствах. Либо все известные характеристики пространства относятся к пустому внематериальному вместилищу ("чувствилищу бога", по Ньютону), и даже к априорной форме созерцания (по Канту), либо они непосредственно связаны с материальными объектами и безотносительно последних не обладают реальностью. Антиномичность этих подходов ярко проявилась в знаменитой полемике Лейбница и Кларка. Соответственно этому в математике сформировались и сосуществуют два направления: дифференциально-метрическое (заложенное работами Б. Римана и допускающее возможность непрерывного изменения свойств пространства при переходе от точки к точке в зависимости от более фундаментальных по отношению к геометрии пространства факторов) и групповое (развитое Ф. Клейном и увязывающее структуру и свойства пространства с глобальными типами симметрии, задаваемыми на основании некоторых

2 Гинзбург В.Л. Какие проблемы физики и астрофизики представляются сейчас особенно важными и интересными? / В кн.: Гинзбург В.Л. О физике и астрофизике: Статьи и выступления. - М.: Наука, 1985. - С. 7-193.

дополнительных соображений). С этими принципиально различными математическими направлениями, в свою очередь, связаны формализмы фундаментальных теорий неклассической физики: общей и специальной теорий относительности, лежащих в основе современных знаний о мега- и микромире (релятивистской космологии и физики элементарных частиц, соответственно). Как следствие, можно сделать вывод о том, что современные фундаментальные физические представления в целом "дуалистичны", поскол