К.филос.н. Горбатюк Т.В.

Национальный университет биоресурсов и природопользования, Украина

Парадигмальные сдвиги в фундаментальной науке XXI века: мировоззренческое значение

Фундаментальная наука не раз сталкивалась с проблемой завершенности. Ее создателям порой кажется, что еще немного усилий – и величайшая тайна мироздания будет окончательно разгадана, а доминирующая сейчас фундаментальная теория после определенных корректировок окажется способной исчерпывающе описать Вселенную во всей ее необъятной тотальности.

Современная электронная эра – это грандиозный период в истории цивилизации, осмысление которого еще весьма далеко от своего завершения. Наука этой эры, которая овладела законами взаимодействия электронов с электромагнитными полями, с макрополями в рабочем пространстве электронного прибора, а также с физическими полями внутри атома, молекулы, кристаллической решетки, позволила человеку создать мощную индустрию коммуникационно-вычислительных технологий, практика применения которых породила радио, телефонию, телевидение, компьютинг, компьютерные сети WWW (Internet) и WWG (Grid), электронный коммуникативный праксис планеты. Сфера применения достижений такой науки необъятна. Таким образом, наука электронной эры – это сила, которая позволяет человеку осуществить дерзкие прорывы во все уровни материальной Вселенной, начиная с уровня кварков и заканчивая уровнем квазаров. Порождая мегатренд конвергенции «научно-технической власти» и гигантских «энергий», которые высвобождаются человеком из ядра атома и субъядерного мира, электронная эра ознаменовала себя грандиозными событиями. Важнейшие из них глубоко и масштабно изменили научное миропонимание доэлектронной эры.

Кардинально расширяя ансамбль естественных органов чувств человека, с помощью которых ученые воспринимают сигналы, поступающие со всех уровней мегаструктуры материи, электронная эра обогатила этот ансамбль различными «компьютерными органами мировосприятия» – цифровыми камерами наблюдения, детекторами, электронными микроскопами, цифровыми космическими телескопами, видеорегистраторами, аппаратами ночного видения, цифровыми приемо-передатчиками, сканерами, цифровыми фотоаппаратами, специальными видеомагнитофонами, различными средствами для мониторинга и т.д. Используя арсенал таких электронных достижений, научное сообщество электронной эры превратило себя в субъекта когнитивных действий, не осуществляемых естественными человеческими органами. В доэлектронную эру человек осознавал себя носителем пяти органов чувств и естественного интеллекта. В электронную эру он представляет себя в виде субъекта, прогрессирующего в процессе конвергенции естественного интеллекта и целой армии электронных помощников. Каждый электронный помощник – это искусственно созданный техно-деятель, который функционирует самостоятельно в соответствии с компьютерной программой, установленной в его электронной памяти.

Стремительное развитие научных технологий второй половины ХХ века – начала XXI века приводит к формированию огромной массы теорий в фундаментальной физике. Одни из них, оставаясь только гипотезами, погибали, а другие, будучи способными к продуктивному существованию, боролись за свою жизнь.

Шло время, и в свете новых экспериментальных и наблюдательных открытий становилось очевидным, что завершенность познания мироздания – это лишь гносеологический мираж. В действительности же, доминирующая фундаментальная теория – это временный плацдарм для будущего восхождения к иной высоте, лишь частично проявленной в дымке гносеологической неопределенности.

Нобелевская премия по физике за 2011 год, которой удостоены астрофизики Сол Перлмуттер, Адам Райсс и Брайан Шмидт за открытие ускоренного разбегания далеких галактических скоплений, является убедительным подтверждением этой методологической истины.

Сделанное ими открытие свидетельствует о том, что в нашей Вселенной царит не «светящаяся материя», а «темная энергия». Таким образом, бывшая научная картина Вселенной, не ведающая о темной энергии, обречена уступить место новой картине. Все это означает, что в фундаментальной науке XXI века происходит грандиозный научный и мировоззренческий переворот, масштаб которого не уступает масштабу великой коперниканской революции.

Современная наука говорит о грандиозных событиях, которые происходят сейчас в познании тайн Вселенной. Важнейшие из них связаны с осознанием того, что космическая материя, глобально заполняющая нашу Вселенную, не идентична той материи, которая непосредственно окружает планету Земля. В физике такую материю (т.е. материю, состоящую из электронов, протонов, нейтронов, атомов, атомных ядер, молекул неживой и живой материи) называют «барионной». Поскольку она способна излучать и отражать электромагнитные волны, ее характеризуют как «светящуюся». Материю же, не излучающую и не отражающую электромагнитные волны, принято называть «темной», «невидимой».

До открытия ускоренного разбегания далеких галактик физики полагали, что наша Вселенная заполнена исключительно «светящейся материей». Поэтому в рамках господствующей картины мира считалось, что не существует никакой другой материи, кроме «светящейся». Однако после упомянутого открытия ученые выяснили, что нашу Вселенную заполняют различные типы космической материи. Новейшие исследования состава Вселенной показали, что «светящаяся материя» составляет лишь 4%. Оставшиеся 96% приходятся на долю «темной» [1].

Выяснилось также, что 21% материальной субстанции, заполняющей Вселенную, – это «темная материя» (невидимая субстанция), проявляющая себя только в гравитационных взаимодействиях космических формообразований типа далеких галактических скоплений, вспышке нейтронных звезд («сверхновых»), квазаров [1].

На реликтовое излучение приходится не более 0,04%. Вся остальная часть субстанции, заполняющей нашу Вселенную, – это «темная энергия». В отличие от светящейся материи, «темная энергия» – это антигравитирующая субстанция. Она расталкивает далекие галактические скопления, что придает им ускорение. Эта антигравитиющая субстанция составляет львиную долю всей космической материи, заполняющей Вселенную.

Современные создатели фундаментальной физики утверждают, что Стандартная модель описывает только ту материю, которую мы можем наблюдать непосредственно или с помощью современных приборов. А темную материю и преобладание вещества над антивеществом в нашей Вселенной она не может описать. А все полученные в лабораториях экспериментальные факты, за исключением явления осцилляций нейтрино, данная модель прекрасно объясняет. Тем не менее, после расширения Стандартной модели, это стало принципиально возможным. Стандартная модель будет способна описывать переход одних типов нейтрино в другие. Однако пока все попытки создать новую физику за пределами Стандартной модели не привели к успеху.

До открытия Сола Перлмуттера, Адама Райсса и Брайана Шмидта, несмотря на великий урок Коперника, каждое новое поколение астрофизиков самоуверенно считало, что в познании Вселенной оно достигло предельной высоты и в дальнейшем астрофизикам остается уточнить лишь некоторые детали, а в целом созданная научная картина Вселенной останется неизменной. Однако после открытия названных авторов нынешнее поколение так уже не считает. Оно осознает, что подмена образа Вселенной, в котором царит темная энергия, образом Вселенной «светящейся материи» недопустимо. Образ Вселенной «светящейся материи» отражает лишь маленький «уголок» Вселенной, в которой царит темная энергия. Вселенную во всей ее тотальности ученым еще предстоит узнать.

Таким образом, кардинальное изменение картины мира неизбежно. Открытие ускоренного разбегания далеких галактических скоплений является лишь началом мировоззренческой революции, которая может быть соизмерима по значимости с великой коперниканской революцией.

Бывшая фундаментальная физика оказалась неспособной ответить на следующие вопросы:

- Какие типы космической материи заполняют нашу Вселенную?

- Откуда берется энергия, которая «разбрасывает» гигантские галактические скопления с возрастающей скоростью?

- Как возможно сосуществование «мира темной энергии» и «мира светящейся материи»?

Именно поэтому парадигма фундаментальной физики прежних эпох обречена уступить место новой парадигме.

Вероятно, такой парадигмой станет не фундаментальная физика, развивающаяся при помощи все более мощных земных суперускорителей, а астрофизика, прогрессирующая на базе технопарка все более мощных космических мегателескопов. В пользу этого прогноза говорят следующие факты.

До открытия «темной материи» и «темной энергии» в методологии естествознания доминировало убеждение, что тотальность физической Вселенной идентична тотальности мира адронной материи. Такое представление о тотальности физической Вселенной не охватывало бездну материи и энергии, которая простирается за границами мира адронной материи. Адронная материя – это кварки, протоны, нейтроны, ядра атомов, атомы, химические элементы, молекулы (включая молекулы жизни), мегаобьекты. Из адронной материи состоит вся живая материя и наши тела. Подразумевается, что все 100% материи окружающего мира – это адронная материя, и никакой другой материи не существует.

После открытия «темной материи» и «темной энергии» общее представление о тотальности физической Вселенной кардинально изменилось. На месте адронной идентификации тотальности физической Вселенной появилась новая – кварк-глюонная. Исходя из горизонтов новой идентификации тотальности физической Вселенной, ученые по-новому увидели положение антропной материи, ее экзистенциальную судьбу в эру все более дерзких суперколлайдерных экспериментов над кварк-глюонной материей. Объясняя это обстоятельство, А.Г. Пархомов пишет: "Исследования темной материи в течение полувека после ее открытия представляли интерес только для астрономов, космологов и любителей научной экзотики. В последние годы, после накопления "критической массы" знаний, стало ясно, что скрытая материя – это не просто неуловимая субстанция, которая растворена в бесконечной Вселенной. Темная материя – это важный носитель взаимосвязей между Биосферой и Космосом. Теоретические работы и полученные недавно экспериментальные результаты показывают реальность практических применений темной материи, в первую очередь – это нейтрино ультранизких энергий. Здесь открываются необычные перспективы, возможность по-новому решать порожденные современной цивилизацией проблемы "[2, с.35].

Кварк-глюонная идентификация тотальности физической Вселенной порождает поле проблем методологии современной гипернауки, наиболее важными из которых являются следующие:

• В каких направлениях следует развивать исследования неизвестной науке материи?

• Кто мы во Вселенной темной материи и темной энергии?

• Насколько адекватно наука эпохи Модерна определяла место человека в мире, в котором сосуществуют адронная материя, темная материя и темная энергия?

В процессе изучения фундаментальных основ Вселенной на передний план выходят суперускорители, которые становятся главным инструментом в современных исследованиях. С помощью ускорителей физики могут исследовать механизмы взаимодействия и зарождения материи (элементарных частиц) на ранних этапах развития Вселенной. Для этого нужны большие энергии. Анализируя результаты взаимодействия частиц, можно проверять достоверность создаваемых теорий объединенных фундаментальными типами взаимодействий, в природе они существуют как сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное. Кроме того, с помощью ускорителей можно изучать "кирпичики" материи - кварки, из которых состоят другие элементарные частицы.

Ускорители бывают двух типов: линейные и циклотроны. Линейные ускорители используются для разгона легких заряженных частиц в электрическом поле. Циклотроны ускоряют тяжелые частицы в электрическом и магнитном полях. Энергии частиц могут достигать десятков ГэВ. Но энергии мощных суперускорителей, которые можно было бы построить на Земле, не хватает, чтобы разогнать элементарные частицы до энергий, необходимых для проверки современных физических теорий. В природе элементарные частицы с такими энергиями существуют. Астрофизики наблюдают их в космических процессах с помощью космических телескопов. И именно поэтому мировое сообщество создателей фундаментальной физики для тестирования современных физических теорий предпочитает строить вместо земных суперускорителей гигантские внеземные космические телескопы [3].

Человек не может осуществлять на Земле или вблизи нее эксперименты над такими объектами мегамира, как квазары, нейтронные звезды, взрывающиеся сверхновые, космические черные дыры и др. Он может лишь с огромного расстояния наблюдать за такими «мегаэкспериментами» природы.

Вселенная ни на минуту не прерывает такие «мегаэксперименты», осуществляя их на огромных расстояниях от Земли. Неслучайно астрофизика, которая осуществляет с помощью гигантских космических мегателескопов наблюдения за такими «мегаэксперементами», в XXI веке становится лидером естествознания.

Похоже, что со временем мировое сообщество создателей фундаментальной физики в своих последующих исследованиях извечных основ Вселенной будет осуществлять прорывы в основном с помощью космических мегателескопов. И делать это оно будет не только потому, что суперускорители стали «не по карману» планетарной цивилизации, но и потому, что суперускорители даже величиной с планету не способны разогнать элементарные частицы до энергий, необходимых для проверки современных фундаментальных физических теорий.

В природе же элементарные частицы с такими энергиями существуют. Они регулярно прилетают на Землю из глубин Вселенной. Вселенная разгоняет элементарные частицы до таких сверхвысоких энергий, когда её можно рассматривать как вселенский мегаускоритель, который разгоняет элементарные частицы до энергий, необходимых для проверки современных физических теорий. Астрофизики, создающие космические мегателескопы для наблюдений за мегаускорителем, предстают в роли своеобразных наследников бывших пользователей земных ускорителей. Располагая таким мегаускорителем, астрофизики вполне могут использовать его в целях тестирования будущих фундаментальных теорий [4].

Очевидно, что фундаментальная наука, которая будет тестировать свои теории, используя астрофизические наблюдения, полученные на мегаускорителе-Вселенной, превратится в астрофизику. Итак, когда фундаментальная физика, прогрессировавшая на базе суперускорителей, уступит место астрофизике, прогрессирующей на базе все более мощных космических мегателескопов, тогда астрофизика приобретет статус методологической парадигмы фундаментальной науки.

Литература

1. Ровинский Р. Загадка темной энергии // Вопросы философии. – 2004. – 12.

2. Пархомов А. Г. Скрытая материя: роль в космоземных взаимодействиях и перспективы практических применений//Сознание и физическая реальность. - Т.3. - № 6. - 1998. С. 24-35.

3. Бэриш Б., Уокер Н., Ямамото Х. Коллайдер нового поколения//В мире науки. - №5. – 2008.

4. Квиг К. Грядущая революция в физике частиц // В мире науки. - № 5. - 2008.