На лужайке Эйнштейна. Что такое НИЧТО, и где начинается ВСЕ - Аманда Гефтер

Но наутро ловушки были пусты.

У Джона Уоррола был исключительно благостный вид. Он, казалось, специально создан, чтобы улаживать межклановые распри в академической среде или вдруг стать солистом эпистемологической рок-группы, называющейся «Критика чистого ритма». В начале своей карьеры он занимался статистикой, но затем Карл Поппер, основавший здесь отдел философии науки, соблазнил его занятиями философией. В 1989 году Уоррол опубликовал статью в журнале Dialectica, в которой предлагал компромисс между реализмом и антиреализмом. Свою идею он назвал структурным реализмом и утверждал, что она впитала в себя все самое лучшее из обоих миров: она могла объяснить успехи науки без апелляции к чуду и одновременно объясняла пессимистический прогресс от одной неверной теории к следующей.

Проблема состоит в том, объяснял Уоррол, что реалисты были реалистами в отношении не тех вещей, каких надо. На самом деле, в «вещах» и заключена вся проблема. Реалисты говорили о реальном мире, не зависящем от сознания, состоящем из каких-то реальных вещей – атомов, столов, крыс. Но если вы посмотрите внимательно, научные теории вовсе не о «вещах». Они о математических структурах.

Математическая структура – это множество изоморфных элементов, каждый из которых может быть отображен в другой. Выражения 25 и 52 или 27–2 принадлежат одной и той же математической структуре. Структура – это не какое-то конкретное число, а весь набор эквивалентных представлений этого числа, это монолитная единая сущность, скрывающаяся во множестве различных явлений. Множества более фундаментальны, чем сами числа.

«Вся математика – всякая структура – сводится к множествам?» – записала я в свою записную книжку. Я читала где-то, что все множество чисел может быть построено из пустого множества: множества, не содержащего никаких элементов. Пустое множество ничего не содержит. Ноль. Но множество, содержащее пустое множество, уже не пусто. Оно содержит один элемент – пустое множество. Это – число 1. Оно не просто равно 1, а прямо-таки определяет число 1. Дальше: множество, которое содержит пустое множество и множество, содержащее пустое множество, – это 2. И так до бесконечности. То есть до пустоты.

Числовая прямая – ничто иное, как ряд вложенных множеств, в скрытом центре которой ничто. Уоррол сказал, что физика причастна математической структуре. Теория множеств говорит, что математические структуры причастны пустоте.

Мысль, что числовая прямая строится из пустого множества, – это ловкий трюк, или из нее можно вывести какое-то важное знание о Вселенной? Она рассказывает нам, как ничто превратить в нечто? Взять его в скобки. Очертить границы. Чтойность возникает в результате изменения точки зрения. От «внутри» к «снаружи».

Я не совсем была уверена, как можно применить этот урок к чему-то вроде Вселенной, к чему-то, у чего никакого «снаружи» нет. К односторонней монете, к однобокому предмету. Как это применить? Даже если бы вы знали как, то вы бы все равно столкнулись с парадоксом Рассела. Брадобрей бреет любого человек, который не бреется сам, – так кто бреет самого брадобрея? Если он бреет сам себя, то он не бреет себя, а если нет, то таки да. Речь не о растительности на лице. Речь о парадоксах, которые возникают, если множества могут содержать себя. Если вы смотрите из-за скобок и попытаетесь засунуть увиденное внутрь.

Уоррол возводил структурный реализм к Анри Пуанкаре, который в 1905 году написал: «…Уравнениями выражаются отношения, и если уравнения остаются справедливыми, то это означает, что и эти отношения сохраняют свою реальность… Истинные отношения между этими реальными предметами представляют собой единственную реальность, которую мы можем постигнуть»[19]. Теории являются просто наборами математических соотношений – уравнений, связанных изоморфными преобразованиями. С помощью знака равенства. Квантовая теория поля имеет дело не с твердыми маленькими (кхе-кхе!) яйцами-шариками, именуемыми частицами; она имеет дело с «неприводимыми представлениями группы симметрии Пуанкаре». Если вам проще представить себе эти неприводимые представления в качестве маленьких шариков, то это ваше право. Но если такая картина не выдерживает натиска новых данных, то не стоит пенять на теорию. Квантовая теория поля – это набор математических структур. Электроны – это маленькие истории, которые мы рассказываем сами себе.

Конечно, нам нужны истории. Существует причина, по которой мы не соглашаемся принять «42» в качестве ответа на вопрос о возникновении жизни, Вселенной и всего прочего. Структура сама по себе не может утолить нашей экзистенциальной жажды. Мы хотим, чтобы был смысл. И для нашего мозга смысл приходит в виде рассказов.

Тем не менее важно отделить то, что теории значат для нас, от того, что они утверждают. Это была точка зрения Уоррола. Теории никогда не говорят об объектах – этим занимаются наши интерпретации теорий. Теории сами по себе говорят только о математической структуре. И если мы реалисты в отношении структур, то пессимистическая мета-индукция нам больше не нужна.

Если теории оказываются неверными, то, как говорит Уоррол, это обычно наши интерпретации оказываются неверны, а не структуры. Взять для примера гравитацию. В соответствии с законами Ньютона, гравитация – это сила, с которой действуют друг на друга массы, находящиеся на некотором удалении одна от другой. Согласно Эйнштейну, причина гравитации локальна – это кривизна пространства-времени в данной точке. Две эти концепции противоречат друг другу. Так как они не могут быть одновременно справедливыми, то, как бы сказал антиреалист, теория Ньютона не описывает реальность вообще, но тогда довольно трудно объяснить, как Ньютону удавалось предсказывать движение планет. И Уоррол не согласен с позицией антиреалиста. Если исключить интерпретации и просто посмотреть на математику, это полностью меняет дело. В случае слабой гравитации и низких скоростей уравнения Эйнштейна превращаются в уравнения Ньютона. Ньютоновская гравитация – это низкоэнергетический предел общей теории относительности. Ньютон предложил неправильную интерпретацию, но структура была верна, – только она оказалась крошечным уголком чего-то гораздо большего. Нам не нужны чудеса, чтобы понять, почему ньютоновская гравитация хорошо себя зарекомендовала: она была успешной, потому что жила на небольшой части реальной структуры. Эйнштейн обнаружил бо́льшую часть реальности, но и это далеко еще не ее предел.

Аналогичная картина наблюдалась и в квантовой механике. Хотя ее описание мира резко отличается от классической механики, – в которой частицы имеют одновременно определенное положение в пространстве и импульс, в которой кошачий некролог выглядит гораздо более простым, и демоны могут предсказывать будущее с бесконечной точностью, – ее математическая структура сводится к структуре классической механики, когда физические системы велики в масштабах, определяемых постоянной Планка. Когда одна теория уступает место следующей, страдают физические интерпретации, а математическая структура сохраняется. Научный прогресс – это не парад ошибочных теорий, это оптимистичный снежный ком пополняющейся структуры реальности по мере его роста.