Фізична парадигма і універсальна теорія
Криза фундаментальної фізичної теорії
Бостонська дискусія
Квантова теорія поля є теоретичною основою сучасної фундаментальної фізики, що включає фізику елементарних частинок і космологію. Свого найбільшого успіху вона досягла в 70-х роках XX століття, коли була створена Стандартна модель, досить добре описує досвідчені дані. У ній фундаментальні взаємодії природи вдалося описати єдиним чином - за допомогою неабелева калібрувальної теорії. Однак потім пішов тривалий період теоретичного застою, що триває і нині. Концептуальний розвиток СМ застопорилося. Положення, що створилося обговорювалося в 1996 р. в Бостонському університеті на представницькому симпозіумі, присвяченому концептуальним підстав КТП. У 1999 році його матеріали були опубліковані. Їх короткий огляд дан в роботі, якої ми будемо слідувати. У дискусії, що відбулася за участю відомих фізиків і філософів науки нас будуть цікавити критичний погляд на КТП В«зсерединиВ» і бачення перспективи.
Апологети СМ стверджують, що фізика може вважатися завершеною, що всі основні закони вже відкриті і систематизовані в Стандартну модель. Їх гасло: В«Ніякої нової фізики!В» Однак багато дослідників таку точку зору відкидають, піддаючи СМ і КТП жорсткій критиці за притаманні їм недоліки. Загострюючи ситуацію, Ш. Глешоу сказав навіть, що В«КТП просто невірна!В» Вірна теорія, вважає він, повинна включати в себе квантову гравітацію. Серед недоліків КТП виділяється проблема расходимостей. В«Для таких світил, як Швінгера і Дірак, поява расходимостей робило КТП неприйнятною в якості деякої остаточної теорії В», - зазначив Глешоу. Перспективу він бачить в теорії струн. В«Але ніхто ще не отримав з теорії струн-яких перевіряються пророкувань В», - нагадав він.
Прихильником теорії струн і критиком СМ виступив і Д. Гросс. Він перерахував проблеми, які вимагають виходу за межі КТП. У їх числі уніфікація взаємодій, ієрархія мас, походження лептон-кваркових сімейств, пояснення параметрів СМ і малої величини космологічної постійною, реконструкція ранньої історії Всесвіту і ін
Проблеми, що виходять за рамки КТП, Глешоу визначив як метафізичні. Він відносить до них діраковской В«проблему великих чисел В». Чому маси різних фермионов розрізняються на п'ять порядків і настільки малі в порівнянні з планковской масою? Чому взаємодії в світі елементарних частинок описуються калібрувальними симетріями і яка природа цих симетрії? Що є джерелом сил? Чому дорівнюють гравітаційна і інерційна маси? Чи внутрішня структура у електрона? І т.д. З точки зору Глешоу справжні метавопроси залишилися зараз тільки у фізиці елементарних частинок і космології.
Висновок, до якого прийшли критики СМ, такий: стагнація теорії повинна бути подолана нової концептуальної революцією, яка не обов'язково буде базуватися на теорії струн, але в будь-якому випадку здійснить радикальний перегляд основних припущень і принципів КТП. Фактично це є констатація кризи сучасної фізичної парадигми без вказівки конкретного виходу з нього.
Важливе місце в дискусії було приділено метафізичним і епістемологічних питань фізики. Серед перших основне місце займає питання про картину світу, мальованої сучасною фізикою. Чи є світ безперервним або він дискретний? Яка природа вакууму і вакуумних флуктуації? Який сенс понять хвиля і частинка в субатомному світі? Чи володіє світ ієрархічною структурою і якщо так, то які механізми взаємодії між її рівнями? Чи можна рівні описувати в рамках редукціонізму або вони несвідомих один до одного?
К. Ровеллі зазначив, що в сучасній картині світу, заснованої на КТП, немає відповіді на питання, що таке час, простір, причинність, матерія. До цих пір не вирішена проблема об'єднання квантової механіки і ейнштейнівській загальної теорії відносності з її уявленнями про простір-час, і сьогодні ми не маємо узгодженої картини фізичного світу. КМ і ОТО зруйнували поняття, на яких більше трьох сторіч грунтувався синтез картезіанської-ньютонівської картини світу, не створивши нової. Ровеллі насторожує, що в теорії В«незбуреноїВ» канонічної гравітації і в В«незбуреноїВ» теорії струн з фундаментальних рівнянь зникає час, а з ним і еволюція світу.
Серед епістемологічних проблем головним є питання про природу фізичних понять: чи варто за ними фізична реальність чи це теоретичний конструктор? Зокрема, чи описує реальність базисна онтологія теорії?
С. Вайнберг, аналізуючи шлях розвитку КТП та її основних понять, зазначає, що колишній дуалізм, згідно з яким світ складається з частинок і полів, подоланий. З позиції КТП квантові поля є базисними інгредієнтами Світобудови, в той час як частки вторинні - вони просто прояви полів. Але, зазначає Вайнберг, багато обчислення спрощуються, якщо їх виконувати, дотримуючись світо...
