Философия бутстрапа

1) Целое первично по отношению к его частям
Первый критерий касается отношения между частью и целым. В механистической, то есть классической научной парадигме всегда считалось, что в любой сложной системе динамика целого может быть описана через свойства частей. Если вы знаете части — их фундаментальные свойства и механизмы взаимодействия, — вы можете вывести, по крайней мере в принципе, динамику целой системы. Поэтому правило было такое: чтобы понять любую сложную систему, ее нужно разбить на части. И сами части не могут быть описаны иначе, как только посредством расщепления их на еще более мелкие части. Но, если эту процедуру продолжать, вы неминуемо придете в какой-то момент к фундаментальным «строительным кирпичикам» — элементам, субстанциям, частицам и т. п. — со свойствами, которые уже не поддаются объяснению. Из этих фундаментальных строительных кирпичиков с их фундаментальными законами взаимодействия вы теперь можете строить что-нибудь целое и пытаться объяснить динамику этого целого свойствами составляющих частей. Это началось еще в Древней Греции во времена Демокрита. Потом эту процедуру формализовали Декарт и Ньютон, и она считалась общепринятым научным подходом вплоть до конца XX века.

В новой парадигме соотношение между частью и целым более симметрично. Мы считаем, что, если свойства частей дают определенный вклад в наше понимание целого, то и сами эти свойства могут быть полностью поняты только через динамику целого. Целое первично, и если вы понимаете динамику целого, то можете — по крайней мере в принципе — вывести из нее свойства частей и их взаимосвязи. Эта смена приоритетов между частями и целым произошла в науке — прежде всего в физике — в период становления квантовой теории. Именно в те годы физики, к великому своему удивлению, обнаружили, что не могут больше пользоваться понятием части — например, атома или частицы — в его классическом смысле. Части уже не могли быть четко определены: их свойства менялись в зависимости от организации эксперимента.

Постепенно физики осознавали, что природу на атомном уровне нельзя представить как механическую вселенную, составленную из фундаментальных кирпичиков; скорее, это сеть отношений, и, в конечном счете, в этой взаимосвязанной паутине вообще нет никаких частей. Что бы мы ни назвали «частью», это фактически всего лишь паттерн (объект, структура), который обладает некоторой устойчивостью и только поэтому привлекает наше внимание. Новые соотношения между частью и целым произвели столь сильное впечатление на Гейзенберга, что даже свою автобиографию он назвал «Der Teil tind das Ganze» — «Часть и целое».

Осознание единства и взаимной связи всех вещей и событий и восприятие любого феномена как проявления фундаментальной целостности — важнейшая общая черта всех восточных мировоззрений. Можно сказать даже, что это — самая сущность этих мировоззрений, да и вообще любых мистических традиций. Все сущее — это взаимозависимые, неразделимые и вместе с тем преходящие паттерны одной и той же высшей реальности.

Осознание высшей реальности как абсолютного единства и взаимосвязанности всех процессов и форм присуще практически всем массовым религиям. Так, эта идея красной нитью проходит через всю библию как великий канон: Бог есть все сущее.

Резюме:
a) в природе не существуют "фундаментальные кирпичики", то есть абсолютно элементарные частицы, со свойствами, которые уже не поддаются объяснению;
b) что бы мы ни назвали «частью», это фактически всего лишь паттерн, который обладает некоторой устойчивостью и только поэтому привлекает наше внимание;
c) целое первично, часть - вторична.

2) Процесс первичен, паттерн - вторичен
Второй критерий новой научной парадигмы касается перехода от мышления в терминах структуры (паттерна) к мышлению в терминах процесса. В соответствии со старой парадигмой, существуют фундаментальные структуры (паттерны), а еще — силы и механизмы взаимодействия между паттернами; из всего этого и образуются процессы. В новой парадигме процесс мыслится как первичная категория, и любая структура, которую мы наблюдаем, есть проявление лежащего в ее основе процесса. Процесс приобрел статус фундаментального понятия в физике благодаря теории относительности Эйнштейна. Признание того факта, что масса есть форма энергии, привело к исключению из научного тезауруса таких понятий, как материальная субстанция и фундаментальная структура. Субатомные частицы не состоят из какого-то материала: это паттерны энергии. Энергия же ассоциируется с активностью, с процессами, а это означает, что природа субатомных частиц принципиально динамична. Наблюдая их, мы никогда не видим ни субстанции, ни какой бы то ни было фундаментальной структуры. То, что мы наблюдаем, представляет собой динамические паттерны, беспрерывно переливающиеся друг в друга, — постоянный танец энергии.

Мышление, основной категорией которого является процесс, в высшей степени присуще восточным мистическим традициям. Чем больше изучаешь тексты индуистов, буддистов и даосов, тем очевиднее становится, что мир они представляют как движение, поток, перемены. И именно образ космического танца Шивы, в процессе которого непрерывно сотворяются и растворяются все формы, открывает глаза на параллели между современной физикой и восточным мистицизмом.

Резюме:
a) субатомные частицы не состоят из какого-то материала: это паттерны энергии;
b) энергия ассоциируется с активностью, с процессами, а это означает, что природа субатомных частиц принципиально динамична;
c) то, что мы наблюдаем, представляет собой динамические паттерны, беспрерывно переливающиеся друг в друга, — постоянный танец энергии;
d) процесс является первичным по отношению к паттерну.

3) Наблюдатель всегда является участником изучаемого процесса
В современной физике представление о Вселенной как машине сменилось картиной взаимосвязанного динамического целого, части которого существенно взаимозависимы и должны мыслиться как паттерны космического процесса. Для того чтобы в такой взаимосвязанной паутине отношений определить какой-то объект, мы обрываем некоторые из взаимосвязей — концептуально, но также и физически с помощью наших приборов для наблюдения, — и, поступая таким образом, изолируем некоторые паттерны и интерпретируем их как объекты. Различные наблюдатели могут делать это по-разному. Например, если вы хотите идентифицировать электрон, можно оборвать некоторые его связи с остальным миром различными способами — используя различную технику наблюдения. Соответственно, электрон может проявить себя как частица, а может — как волна. Что при этом увидите вы — зависит от того, как вы на это смотрите. Эту решающую роль наблюдателя в квантовой физике установил не кто иной, как Гейзенберг. По Гейзенбергу, невозможно говорить о природе, не говоря одновременно с этим о себе. И в этом заключается третий критерий новой парадигмы в научном мышлении. Он справедлив для всех современных наук, и его можно назвать переходом от объективной науки к науке эпистемной. В старой парадигме научные описания считались объективными, то есть независимыми от человека-наблюдателя и от процесса познания. Согласно новой парадигме, мы считаем, что в описание естественных явлений должна явным образом входить эпистемология — описание процесса познания. Среди ученых нет согласия относительно того, что считать истинной эпистемологией, но растет согласие в том, что эпистемология должна будет стать неотъемлемой частью всякой научной теории.

Идея процесса познания как неотъемлемой части человеческого понимания реальности хорошо известна каждому, кто изучает мистицизм. Мистическое знание никогда не достигается отстраненным, объективным наблюдением: оно непременно предполагает полное участие наблюдающего, всего его существа. Фактически, мистики идут значительно дальше Гейзенберга. В квантовой физике наблюдатель и наблюдаемое уже не могут быть отделены друг от друга, но еще могут различаться; мистики в глубокой медитации достигают состояния, когда различие между наблюдателем и наблюдаемым исчезает полностью, субъект и объект сливаются в единое целое.

Резюме:
a) чтобы во взаимосвязанной паутине элементов реального мира выделить для изучения какой-то объект, наблюдатель обрывает некоторые связи выбранного паттерна с остальным миром — как концептуально, так и физически с помощью приборов для наблюдения, — и, поступая таким образом, изолирует некоторые паттерны и интерпретирует их как объекты. Обрыв связей вызывает трансформацию свойств рассматриваемого паттерна;
b) в описание естественных явлений должна явным образом входить эпистемология — описание процесса познания;
c) процесс исследования любого явления природы на равных правах неразрывно взаимосвязан со всеми остальными процессами во вселенной;
d) наблюдатель всегда является участником исследуемого процесса.

4) В природе нет фундаментальных сущностей
Четвертый критерий новой парадигмы является, по-видимому, самым глубоким и самым трудным для физиков. Он касается древнего сравнения познания со строительством. Ученые говорят о фундаментальных законах, о фундаменте знаний — знания должны строиться на прочном и надежном основании, то есть фундаменте; существуют фундаментальные строительные блоки, фундаментальные уравнения, фундаментальные постоянные, фундаментальные принципы. Метафора знания как сооружения, покоящегося на крепком фундаменте, сопровождает всю западную науку и философию на протяжении тысяч лет.

Между тем фундамент научного знания не всегда бывает прочным. Его не однажды приходилось переделывать, а несколько раз — разрушать полностью. Каждая крупная научная революция начиналась с того, что из-под ног ученых уплывал именно фундамент науки. Так, Декарт писал о науке того времени в своем знаменитом «Рассуждении о методе»: «Я пришел к выводу, что на таком зыбком основании не может быть построено что-либо прочное». И тогда же Декарт поставил задачу построить новую науку на прочном фундаменте. Прошло триста лет, и вот что написал Эйнштейн в автобиографии, комментируя достижения квантовой физики: «Тогда ощущение было такое, словно почва ушла из-под ног и нигде не видно никакой тверди, на которой можно было бы что-то построить». И так снова и снова, на протяжении всей истории науки, возникало ощущение, что фундамент знаний сдвигается, а то и рушится. Нынешняя смена парадигм в науке тоже вызывает подобное ощущение; но теперь это, возможно, происходит в последний раз — не потому, что больше не будет прогресса или перемен, а потому, что больше не будет никакого фундамента. Будущей науке не потребуется твердой основы, на которой должен строиться храм знаний, и мы сможем заменить метафору храма метафорой сети. Подобно тому, как мы видим окружающую нас реальность как сеть отношений, наши описания (понятия, модели, теории) также образуют взаимосвязанную сеть, отражающую наблюдаемые явления. В такой сети не будет ничего первичного или вторичного, как не будет и никакого фундамента.

Новое представление о системе знаний как о сети без какого-либо фундамента заставляет ученых испытывать сильнейший дискомфорт. Впервые это представление было отчетливо сформулировано Джеффри Чу в 70-х годах 20-го столетия в виде так называемой бутстрап-теории частиц. Согласно этой теории, природа не может быть сведена ни к каким фундаментальным сущностям вроде «строительных кирпичиков» вещества; она может быть понята только через ее самосогласованность. Вещи существуют в силу их взаимосогласованных отношений, и вся физика должна быть выведена из единственного требования — чтобы все составляющие были согласованы друг с другом и самосогласованны.

Джеффри Чу и его коллеги разработали на основе бутстрап-теории полную теорию субатомных частиц и более общую философию природы. Философия бутстрапа отказывается не только от фундаментальных кирпичиков материи, но и вообще от каких бы то ни было фундаментальных сущностей — фундаментальных констант, законов или уравнений. Материальная Вселенная выглядит как динамическая паутина взаимосвязанных событий. Ни одно из свойств любой части этой паутины не является фундаментальным: все они вытекают из свойств других частей, и всеобщая согласованность их взаимосвязей определяет структуру всей паутины.

То, что философия бутстрапа не признает никаких фундаментальных сущностей, делает ее одной из глубочайших философских систем Запада. В то же время, она столь непривычна для нашего традиционного научного мышления, что ее придерживается лишь небольшая часть физиков.

Между тем отказ признать какие-либо фундаментальные сущности — вполне обычное явление в восточной философии, особенно в буддизме. Можно сказать, что контраст между «фундаменталистами» и «бутстрапперами» в физике частиц имеет свою аналогию — контраст между доминирующими течениями в западной и в восточной философии. Сведение природы к фундаментальным кирпичикам восходит к древним грекам, в чьей философии оно возникло и утвердилось вместе с двойственностью «материя — дух». С другой стороны, для восточной философии характерны воззрения на природу как на паутину взаимоотношений без каких-либо фундаментальных сущностей. Самое яркое свое выражение и наиболее серьезную разработку эти воззрения нашли в буддистской школе махаяна.

Резюме:
a) философия бутстрапа отказывается не только от фундаментальных кирпичиков материи, но и вообще от каких бы то ни было фундаментальных сущностей — фундаментальных констант, законов или уравнений;
b) материальная вселенная выглядит как динамическая паутина взаимосвязанных событий. Ни одно из свойств любой части этой паутины не является фундаментальным: все они вытекают из свойств других частей, и всеобщая согласованность их взаимосвязей определяет структуру всей паутины;
c) подобно тому, как мы видим окружающую нас реальность как сеть отношений, наши описания (понятия, модели, теории) также образуют взаимосвязанную сеть, отражающую наблюдаемые явления. В такой сети нет ничего первичного или вторичного, как не существует и никакого фундамента;
d) наука не нуждается в твердой основе, на которой должен строиться храм знаний, и мы сможем заменить метафору храма метафорой сети.

5) Описание природы может быть только приблизительным
Все четыре критерия новой парадигмы в научном мышлении, которые приведены выше, взаимосвязаны. Природа рассматривается как внутренне связанная динамическая сеть отношений, включающая и человека-наблюдателя как неотъемлемую часть. Все части этой сети — всего лишь относительно устойчивые паттерны. Соответственно, природные явления описываются сетью понятий, среди которых ни одно не является более фундаментальным, чем любое другое.

Эти новые концептуальные установки немедленно порождают важный вопрос: если все со всем связано, то как можно надеяться что-то понять в этом «всем»? Если все естественные явления в конце концов взаимосвязаны, то для того, чтобы объяснить хотя бы одно из них, мы должны знать и понимать все остальные, что явно немыслимо. Как же превратить философию бутстрапа и паутины в научную теорию? Только приняв тот факт, что существует приблизительное знание. Если нас устраивает приблизительное понимание природы, то мы можем описывать избранные группы явлений, пренебрегая другими, менее существенными. Так можно объяснить многие явления, используя для этого немногие другие, и в результате понять различные аспекты природы приблизительно, не ставя себе задачи понять все сразу.

Переход от истины к приблизительному описанию — очень серьезный шаг для всей современной науки. Картезианская парадигма основывалась на вере в определенность научного знания, о чем однозначно и заявил Декарт. Новая парадигма признает, что все научные понятия и теории ограниченны и приблизительны. Наука никогда не обеспечивает полного и определенного понимания. Ученые не имеют дела с истиной (если под ней понимать точное соответствие между описанием и описываемым феноменом); они имеют дело с ограниченными и приблизительными описаниями реальности. Самая красивая формулировка этого критерия у Луи Пастера: «Наука развивается через попытки ответить на все более тонкие вопросы, которые касаются все более глубокой сущности естественных явлений».

Интересно и этот новый научный подход современной науки сравнить с позицией мистиков. Здесь мы встречаемся с одним из существеннейших различий между учеными и мистиками. Мистиков обычно не интересует приблизительное знание. Их цель — абсолютное знание, включая понимание всего сущего. Прекрасно сознавая сущностную взаимосвязанность всех аспектов Вселенной, они понимают, что объяснить нечто означает в конечном счете показать, как это нечто связано со всем остальным. Поскольку же это невозможно, мистики часто настаивают на том, что ни одно отдельно взятое явление невозможно объяснить полностью. Поэтому обычно они стремятся не к объяснению чего-то, а к прямому, неинтеллектуальному переживанию единства всех вещей.

Резюме:
a) все бесконечное множество естественных явлений в природе взаимосвязаны, поэтому чтобы дать полное объяснение хотя бы одному из них, наблюдатель должен знать и понимать все остальные, что явно немыслимо;
b) исследуя природу, наблюдатель для изучения какого-либо явления вынужден оборвать часть связей этого явления с остальным миром, а это неизменно приводит к приблизительному описанию реальностей;
c) все научные понятия и теории ограничены и приблизительны. Наука никогда не обеспечивает полного и определенного понимания.

Источник: Фритьоф Капра: Дао физики.

Кревсун Э.П.