Физика и метафизика бозона Хиггса

Теория и реальность

Дает ли физика понимание самой природы вещей или же лишь поверхностное математическое описание их, за которым скрывается нечто глубинное и, может быть, принципиально недоступное для нашего познания, по крайней мере, для познания научного?

Как представляется, сами вещи, их сущность и природа, их «онтология», доступны научному познанию. Истинная — подходящая (то есть соответствующая области исследования) и адекватная (то есть укорененная в опыте) — научная теория в контексте экспериментальных наблюдений и научной практики позволяет схватить, познать вещь таковой, каковой она является на самом деле.

Описываемые Стандартной моделью (СМ) элементарные частицы, в частности бозон Хиггса, и их свойства реальны. Особые свойства бозона Хиггса раскрывают его уникальную природу. Другой, некоей скрытой, более глубокой «метафизической природы» у него не существует. В рамках СМ элементарных частиц возникает, например, новое представление о массе и ее происхождении: масса частиц — не внутренняя характеристика частиц, а мера их взаимодействия с бозоном (или полем) Хиггса. Эта реальность, однако, не является в некотором абсолютном смысле не зависящей от «точки зрения». Напротив, она не отделима от точки зрения СМ, в рамках которой она объясняется. И в смысле этой неотделимости она не зависит от точки зрения.

Реализм бозона Хиггса и его свойств не является классическим метафизическим реализмом. Стандартная модель не буквально «отражает» предопределенную метафизическую реальность, не буквально ставит в более или менее однозначное соответствие предетерминированные реальные вещи (структуры реальности, свойства объектов и так далее) и математический аппарат, а играет роль правила для взаимодействия с реальностью (и само это правило является частью реальности; оно реально).

Представление о том, что существует «голая реальность», которая может быть объяснена или понята теоретически (но всегда лишь частично и достаточно поверхностно) или же, наоборот, недоступна пониманию, неправильно. Другая крайность — представление о том, что реальность может быть дана лишь опосредованно и теория играет роль посредника — представления — между нами и реальностью (репрезентационализм), ведет к образованию непреодолимого «провала» между вещами и их описанием, между «вещами как таковыми» и их «представлениями», к удвоению вещей. Миф о существовании «голой реальности» — изнанка репрезентационализма.

Как представляется, определенный прогресс в философии привел к тому, что наиболее приемлемой философской позицией является неметафизический реализм витгенштейновского типа. Мы можем резюмировать этапы этого прогресса, ссылаясь на работы американского философа Роберта Брэндома, следующим образом. Трансцендентальная философия Канта синтезировала рационализм и эмпиризм. Согласно Роберту Брэндому, она содержит две основные новые идеи: идею нормативности суждений и действий и идею прагматической методологии. Гегель начал процесс натурализации кантовской идеи нормативности, который был завершен классическими американскими прагматистами. Последние синтезировали натурализм (точнее, натуралистический прагматизм) и эмпиризм. Свою собственную философию Брэндом понимает как дальнейший синтез прагматизма и рационализма (см., например, аналитический прагматизм Брэндома: [Brandom 2008]). Это означает воскрешение немецкого идеализма на новом, прагматико-натуралистическом уровне. Мы разделяем точку зрения Брэндома, что дальнейший прогресс состоит в том, чтобы сделать прагматизм лингвистическим (или аналитическим), и что философии позднего Витгенштейна и раннего Хайдеггера (например, раздел 1 «Бытия и времени» [Хайдеггер 2006]) могут быть полезными.

Некоторые философы считают, что понятие прогресса не применимо к философии. Мы, напротив, считаем, что в философии, как и в науке, наблюдается определенный прогресс. Наша точка зрения по этому вопросу близка к точке зрения Тимоти Уильямсона (см., например: [Williamson 2008]).

В частности, последние работы Ж. Бенуа представляют собой преодоление классической феноменологии и развитие неметафизического контекстуалистского реализма витгенштейновского типа [Benoist 2010A; 2011; 2013; 2017] (В то же время Бенуа считает, что некоторые аналогии между Хайдеггером и Витгенштейном — например, что касается понятия употребления языка — являются поверхностными [Benoist 2010B].)

Теория «описывает» реальность. Разные теории могут описывать реальность по-разному. Никакое описание реальности не может, однако, претендовать на более реальное, чем другие в некотором абсолютном смысле, хотя в данном контексте разные описания могут быть более или менее подходящими или адекватными [Benoist 2011].

Развитие науки приводит к открытию новых свойств, казалось бы, хорошо известных объектов, которые, в частности, проявляются в их взаимодействии с другими объектами.

 

Даже объекты классической механики обнаруживают все новые и новые свойства, такие, например, как открытые в ХХ веке свойства классического хаоса, свойства турбулентности, фрактальные свойства и другие. В то же время классическая механика описывает лишь некоторые аспекты окружающего нас мира. Она дает доступ к вещам таковым, каковыми они являются на самом деле, но не ко всем вещам и не ко всем аспектам вещей. Релятивистская механика, квантовая механика, квантовая теория поля и другие физические теории расширяют область знания о мире.

 

В контексте классической электродинамики свет — электромагнитная волна; в контексте квантовой электродинамики — квантовое электромагнитное поле, имеющее как корпускулярные, так и волновые свойства; в рамках электрослабой теории свет становится электрослабым. Наконец с четвертой точки зрения все указанные выше точки зрения являются лишь различными аспектами одного и того же объекта — света. В каждом из четырех контекстов, однако, мы имеем дело с реальным объектом. Реальность контекстуальна.

Как нам представляется, устоявшуюся физическую теорию можно рассматривать в рамках витгенштейновского реализма и прагматизма как правило/концепт в широком смысле. Научная теория как витгенштейновское правило является нефальсифицируемой. Наша позиция, таким образом, прямо противоположна позиции Карла Поппера, но зато позволяет интерпретировать известное понятие «замкнутой теории», предложенное Вернером Гейзенбергом [Heisenberg 1948] (см. также примечание ниже). Согласно одной из формулировок Гейзенберга, законы замкнутой теории имеют точное применение там, где применимы ее концепты. Для Гейзенберга замкнутая научная теория является абсолютно истинной, совершенной и окончательной.

Юрий Манин (см. гл. 7 в книге: [Воов-Bavnbek 2010]) выделил три способа математизации физики: ad hoc эмпирическое моделирование экспериментальных данных, теория (или «аристократическое моделирование») и метафорическое использование математики. Теория, в отличие от модели, не обязательно является более точной, но она является более гибкой. Манин приводит в качестве примеров ad hoc моделей систему Птолемея и Стандартную модель в физике элементарных частиц в период около 1960 года, а в качестве примера математической теории — механику Ньютона.

 

Очевидно, что к «теориям» можно также отнести теорию относительности, квантовую механику, классическую и квантовую электродинамику и другие. Вернер Гейзенберг назвал такие теории «замкнутыми теориями» (теория Птолемея для него — феноменологическая, а не замкнутая, теория). Сама концептуальная структура замкнутых теорий такова, что они не могут оказаться ложными. Нарушение законов теории просто означало бы бессмысленность их применения, выход за область применимости теории.

 

Лишь в случае «аристократической модели» — «теории» в смысле Манина, или «замкнутой теории» в смысле Гейзенберга, «провал» между реальностью и ее представлением отсутствует. Такие теории являются «подходящими» и «адекватными» в смысле Ж. Бенуа [Benoist 2011]. Именно такие теории удовлетворяют принципу «красоты», который мы интерпретируем в смысле наличия имплицитного правила.

 

Например, Стивен Вайнберг трактует «красоту» теории не в смысле ее элегантности, а в смысле ее простоты и ощущения ее неизбежности или логической полноты. «Красота» теории имеет также отношение к ее структуре и, в частности, принципам симметрии [Weinberg 1994]. Это соответствует нашей интерпретации «красоты».

 

Ссылаясь на Вайнберга, Нима Аркани-Хэймд [Arkani-Hamed 2012] определяет «красоту» теории как комбинацию ее неизбежности, или прочности, и хрупкости. Эта характеризация согласуется с характеризацией замкнутой теории Гейзенберга (витгенштейновского правила — в нашей интерпретации) как теории, гибкость которой в применениях — обратная сторона ее структурной жесткости (необходимости).

 

«Бозон Хиггса» является необходимой составляющей СМ, хотя саму модель в целом нельзя (во всяком случае, пока что) считать замкнутой теорией. Еще до его открытия теоретики знали, что похожая на бозон Хиггса частица должна существовать.