2020-05-12
189
Аксиоматическая теория – это теория, результаты которой выступают как строгие следствия единой системы фундаментальных физических представлений – аксиом. В отличие от математики физика не сразу строится в виде аксиоматического формализма. Если в математике система объектов и система аксиом для них прямо берутся в качестве исходных данных теории, то в физике исходят из определенного запаса экспериментальных фактов и некоторой совокупности закономерностей, подмеченных в этих фактах. Участники изучаемой области явлений могут существенно различаться. Эти участники сначала описываются различными теоретическими схемами, которые часто не вполне согласуются между собой и, кроме того, являются приближенными. На таком этапе теория еще не подготовлена к ее представлению в строгой аксиоматической форме.
Лишь когда установлены главные закономерности, управляющие данной областью явлений, выяснена степень их общности и точные закономерности отделены от приближенных, становится целесообразным выразить их в виде системы фундаментальных аксиом и представить основные результаты теории как строгие следствия из этой системы аксиом. Таким образом, «если в математике мы аксиоматизируем, чтобы понять, то в физике нам нужно сначала понять, чтобы аксиоматизировать» (Ю. Вигнер).
Последовательность «операций» покажем на примере формирования квантовой теории поля, которое происходило в середине 1950-х гг. Сначала выбираются исходные физические объекты, в терминах которых и идет дальнейшее развитие теории. Затем находится (а иногда и строится заново) математический аппарат, пригодный для описания объектов. И, наконец, последние два этапа – формулировка системы аксиом и вывод следствий из них.
Любая физическая теория как квантовая, так и классическая может быть представлена в форме локальных наблюдаемых. В основе АКТП (аксиоматической квантовой теории поля) лежат 3 аксиомы, которые являются одними и теми же для различных направлений этой теории.
1. Аксиома релятивистской инвариантности (неизменность физических законов относительно преобразований Лоренца) для инерциальных систем;
2.Аксиома локальной причинности требует, чтобы некое событие, происшедшее в физической системе, могло повлиять на поведение системы лишь в моменты времени, следующие за этим событием;
3. Аксиома спектральности, которая утверждает, энергии всех допустимых состояний системы (ее спектр энергий) должны быть положительны. Эта аксиома утверждает фундаментальный факт положительности масс всех частиц, подтверждаемый всей физической практикой.
12. Хватит ли арсенала физики для описания жизни и сознания?
В рамках традиционной науки
Жизнь и сознание. Достаточен ли физический подход?
Анализируя этот вопрос, один из создателей квантовой механики Эрвин Шредингер («Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки») считает, что «деятельность живой материи, хотя и основана на законах физики, установленных к настоящему времени, но, по-видимому, подчиняется до сих пор не известным другим законам физики, которые, однако, как только они будут открыты, должны будут составить такую же неотъемлемую часть науки как и первые». С точки зрения Шредингера, «жизнь – это упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное не только на одной тенденции переходить от упорядоченности к неупорядоченности, но и частично на существовании упорядоченности, которая поддерживается все время». И еще. «Когда мы считаем материю живой? Тогда, когда она продолжает «делать что-либо», двигаться, участвовать в обмене веществ с окружающей средой и т.д. - все это в течение длительного отрезка времени, чем, по нашим ожиданиям, могла бы делать неодушевленная материя в подобных условиях».
«Мы вправе предполагать, что живая материя подчиняется новому типу физического закона. Или мы должны назвать его сверхфизическим законом? Нет, я не думаю этого. Новый принцип – подлинно физический закон: на мой взгляд, он не что иное, как опять-таки принцип квантовой теории».
«В основе организма лежит «твердое тело» - апериодический кристалл, образующий наследственное вещество, не подверженное воздействию беспорядочного теплового движения». Это «не грубое человеческое изделие, а прекраснейший шедевр, когда либо созданный по милости господней квантовой механики».
Из приведенных цитат следует, что Э. Шредингер считает, что физика пока не может объяснить жизнь. Способна ли она объяснить, по крайней мере, компонент жизни - сознание? Этим вопросом занимался Р. Пенроуз в книге «Новый ум короля», которая имеет характерный подзаголовок «О компьютерах, мышлении и законах физики».
The Emperor’s New Mind – название книги Пенроуза перекликается с названием книги Г.-Х. Андерсена (1805-1875), двухсотлетие которого широко отмечалось не так давно, The Emperor’s New Clothes. В своей книге (точнее - во вступлении к ней), Пенроуз утверждает, что явление сознания не может быть описано в рамках современной физики. «Однако я ни в коем случае не утверждаю, - пишет он, - что понимание этого феномена невозможно в рамках этого подхода – просто современная наука еще не достигла уровня, необходимого для решения такой задачи».
Пенроуз ставил перед собой 2 цели.
Первая – стремление показать, что математическое мышление – а, следовательно, и умственная деятельность в целом – не может быть полностью описано при помощи «компьютерной» модели разума. Вторая цель – показать, что сегодня в физической картине мира есть существенное «белое пятно», а именно: отсутствует «мостик» между субмикроскопическим уровнем квантовой механики и макромиром классической физики. Теория, которая в будущем восполнит этот пробел, должна будет в значительной степени помочь понять физические основы феномена сознания. Простор для нанотехнологий (?! – А.Р.).
Вненаучные подходы
