02. Логика познания физического мира

В этой папке под названием «Наблюдательная космология» рассказ пойдет о том, как устроен физический мир.  Из названия понятно, что картина физического мира, по-другому, физическое миропонимание, будет выстраиваться из наблюдаемых фактов, а не из измышлений автора. Умение наблюдать – это ценный дар, которым обладает каждый из нас. Но в силу сложившихся обстоятельств мы разучились верить своим глазам. Мы верим картине мира, написанную уверенными мазками великими мастерами, но которую невозможно наблюдать в действительности.


Автор пытается вернуть человеку веру в свои способности видеть мир таким, какой он есть на самом деле. Естественно, речь идёт не о простом созерцании, а о наблюдении, как исследовании, с разложением фактов в логическом пасьянсе. Чтобы понять физический мир, оказывается совершенно недостаточно фактов, получаемых с помощью самых совершенных телескопов. Наблюдение должно быть всеобъемлющим, выходящим за границы физического мира! В его копилку пойдут все факты из жизни дикой природы и общества! Такая потребность возникла из понимания единства Природы в общности процесса эволюции; эволюции, как способа непрерывного творения всех форм материи: физической, живой и разумной.

 
 На ваш суд представляется принципиально новое миропонимание, метатеория, которая ещё не физика в силу отсутствия серьёзного математического аппарата, но уже и не философия, поскольку в ней присутствуют не только качественные, но и количественные оценки фактов и явлений. Важной отличительной чертой данной метатеории является то, что она является теорией более высокого порядка по сравнению с современным физическим естествознанием. Подобных переходов ещё не делал никто. В представляемой метатеории естественным образом определяются такие прежде неопределяемые понятия, как пространство, время, гравитация и многое другое. Эволюционный подход оказался чрезвычайно плодотворным. И автор нисколько не сомневается в том, что будущее науки будет за приложением общеэволюционной теории в физике, биологии и обществоведении.


 Донести до читателя суть проделанной работы сразу, одним махом не представляется возможным. И не потому, что новая теория представляет собой какую-то заумь, нет. А потому, что в современном понятийном аппарате просто-напросто отсутствуют понятия, необходимые для описания предлагаемой картины. Представьте себе, что вы решили объяснить жителю Эллады устройство Вселенной в её нынешнем понимании. Ваши усилия в описании планет, звезд, галактик и гравитации, управляющей их движением, разбились бы о представление эллина о верхнем мире, как обители богов. Он бы возмутился и сказал, что боги не могли допустить такого беспорядка в царстве хрустальных сфер. Очень сложно донести и не расплескать истину тому, чей внутренний мир не готов её впустить. И минимальным успехом подобного мероприятия будет считаться принятие эллином факта о том, что боги разрешили демонтировать сферы, заменив их более прогрессивными конструкциями. Приблизительно в такой же ситуации оказался автор. Ему пришлось ввести новые неопределяемые понятия, к восприятию которых читатель ещё не готов.


Но об устройстве физического мира речь пойдет позже. Сейчас же надо обосновать весомость приводимых аргументов на основе используемой автором логики познания, для чего, как минимум, необходимо объяснить:

-  какими принципами познания физического мира руководствовался автор;

-  что он понимает под истинностью физической теории и какие критерии применялись для её оценок;
 
-  на основании чего автор считает, что его компетенции инженера-механика достаточно для оппонирования официальной космологии.


Задача трудная, но выполнимая. Итак, начнём с принципов познания физического мира, которые определяют логику исследований.


ПРИНЦИП ОБЪЕКТИВНОСТИ выражает факт существования окружающего мира независимо от воли и сознания познающего субъекта. Мир существовал до него и будет существовать после. Отсюда вытекает жесткое требование к теории, претендующую на истинность: теория должна отражать НАБЛЮДАЕМЫЙ мир, а не мир авторских фантазий. В теории нет места конструкциям, на которые в Природе нельзя «указать пальцем» или непосредственно, или опосредованно, путём апостериорного (после опыта) логического обоснования.

Например, телескоп «Уэбба» смог сфотографировать самую дальнюю (на текущий момент времени) галактику GLASS-z13, расположенную от нас на расстоянии 13,5 млрд. световых лет.

Вопрос. Можно ли средствами теории Большого взрыва задать координаты этой галактики в пространстве и во времени относительно телескопа «Уэбба»?
 Ответ один: нет, невозможно! Для этого теории "с общим временем для всей Вселенной" надо «упасть» во времени на 13,5 млрд. лет назад. Но тогда, во-первых, не существовало телескопа, относительно которого требуется задать координаты; а, во-вторых, размеры тогдашнего физического мира не позволили бы отложить указанное расстояние!

И, соответственно, наоборот: ту Вселенную, которую описывает теория Большого взрыва, на практике не сможет наблюдать ни один телескоп. Мир современной космологии в принципе НЕНАБЛЮДАЕМ!


 «Неправильная» теория Птолемея позволяла почти полторы тысячи лет ориентироваться кораблям в морях и караванам с заморскими товарами в пустынях. А спустя пятьсот лет с момента её отмены Николаем Коперником, современная цивилизация удивительным образом пользуется теорией более низкого качества, чем теория Птолемея. Она много обещает, но ею абсолютно невозможно воспользоваться в практических целях! Это что-то вроде теории хрустальных сфер Аристотеля: красивая, но бесполезная.


ПРИНЦИП ПОЗНАВАЕМОСТИ вытекает из исторического опыта человеческой цивилизации: мир познаваем! Автора не надо в этом убеждать: его жизненный опыт свидетельствует об этом. В девятилетнем возрасте, на школьной линейке он с восхищением узнал о запуске первого человека, Юрия Алексеевича Гагарина, гражданина страны Советов, в космос. В тринадцать лет, ровно в день и час его рождения, Алексей Архипович Леонов впервые вышел в открытый космос. А сегодня, в преклонном возрасте достижения в области исследования космоса автор воспринимает спокойно, без детского восторга. Автомобильный GPS-навигатор позволяет ему находить наиболее удобный путь в бесконечных пробках на дорогах. С обыденным интересом он рассматривает фотографии далёких галактик, отснятых телескопами «Хаббла» и «Уэбба», позволивших ему увидеть то, о чем без малейшей надежды увидеть размышляли Аристотель и его великие предшественники и последователи.
Если кто-то думает иначе относительно познаваемости мира, то пусть попытается найти признаки отсутствия научного прогресса, скажем, в гробницах египетских фараонов в виде современных гаджетов.
 

ПРИНЦИП ПРЕЕМСТВЕННОСТИ научного знания. Обычно в гносеологии положение о преемственности научного знания не возводится в ранг принципа, так как любое научное исследование ВСЕГДА начинается с изучения состояния вопроса. С белого листа никто не работает.

Но здесь имеется в виду несколько иное.

Любая новая теория начинается с анализа недостатков предыдущей теории. И даже если новая отрицает старую теорию, как это имело место в случае геоцентрической теории Птолемея, то и в этом случае все действующие лица в гелиоцентрической теории Николая Коперника остались на своих местах. Поменялись только их роли. Коперник даже «перетащил» в новую теорию эпициклы Птолемея, которые исчезли только в эллиптической теории движения планет Иоганна Кеплера.
 
А что мы имеем в общей теории относительности, которая считается современной теорией гравитации? Что в ней общего с законом всемирного тяготения Ньютона?

 НИЧЕГО! В этой теории исчезла самая главная составляющая классической механики – сила! То есть Эйнштейн НЕ РАЗВИЛ классическую механику, а ОТМЕНИЛ её, горделиво заявляя, что она является частным случаем ОТО. 

А между тем на Земле нет ни одного механического объекта от болта до космической ракеты и конструкции ядерного реактора, расчёт которого проводился бы не на основе классической механики, а на основе теории относительности Эйнштейна. Там, где важен результат, там работает старая, добрая классическая механика. А там, где результат не важен, а нужен хайп, там работает теория относительности.


ПРИНЦИП ОПРЕДЕЛЯЮЩЕЙ РОЛИ ПРАКТИКИ естественным образом вытекает из принципа объективности. Современные физики давно с ним распрощались, утверждая, что физический мир надо изучать с помощью правильных уравнений. При этом они ссылаются на то, что существуют два способа познания – эмпирический и теоретический, и последний из них, теоретический, много эффективней.
Это чистейшей воды софистика, связанная с подменой понятий. Да, в современной физике существует разделение интеллектуального труда на физиков-экспериментаторов и физиков-теоретиков. Но утверждение теоретиков также «верно», как «верно» утверждение представителей автомобильного сборочного цеха о том, что автомобиль делают у них в сборочном цехе, а остальные цеха ни при чем.

Независимо от способов разделения интеллектуального труда создание новой физической теории представляет собой строгую причинно-следственную последовательность исследовательских действий: ПРАКТИКА – ЛОГИКА – МАТЕМАТИКА (В дальнейшем будем использовать аббревиатуру ПЛМ). В силу итерационного характера познания они могут быть закручены в сложный узел физической последовательности действий. Но при всем при этом логическая последовательность построения теории остаётся непререкаемой: ПЛМ!


Практика (П) – это первый, и, безусловно, определяющий шаг в познании. Практика представляет собой совокупность исследовательских действий: эксперимент, наблюдение, измерение и первичная обработка результатов в виде таблиц, графиков или эмпирических формул. В астрономии возможности практики значительно скромнее. Здесь эксперимент выбывает из числа перечисленных исследовательских действий.


Логика (Л) - логический анализ результатов, включающий интерпретацию и обобщение результатов практического этапа исследования (или, чаще, множества исследований). На этом шаге определяются новые понятия и формулируются аксиомы (законы или гипотезы) будущей теории и, тем самым, усиливается аксиоматика всей физической науки в целом.


И, наконец, математика (М) – ну куда же без неё? Это шаг преследует две цели: во-первых, тотальную проверку теории на истинность за пределами эксперимента, и, во-вторых, превращение теории в инструмент численного экспериментирования.

Очень часто исследование заканчивается этапом П. Это происходит, например, когда элементарно нет необходимости в расширении результатов исследования за границами эксперимента. Но бывают и более серьезные основания для этого: невозможность решения задачи на этапе логического осмысления результатов эксперимента. Пример: проблема создания ядерного оружия в середине XX века на основе фундаментальной теории. Если бы существовала адекватная ядерная физика, то никаких секретов создания бомбы не существовало. Но проблема заключалась в том, что существовавшая теория была ненамного лучше теории относительности: красивая и бесполезная.

Таким образом, если мы ждем от теории, доведенной до математики, практических результатов, а не громких слов, то такая теория обязана пройти практику и логику. Поэтому для характеристики любой теории имеет смысл ввести критерий ПЛМ, где двоичный код, подтверждает (1), или отрицает (0) наличие того или иного шага в исследовании:

-  100 – эмпирическая теория;

-  110 – логические основания теории или метатеория, в которой в силу тех или иных обстоятельств не осуществлено математическое описание её оснований, в связи с чем, отсутствует и тотальная проверка её на истинность за пределами опыта;

-  111 – теория, прошедшая все три исследовательских шага ПЛМ;

-  101 – теория, не прошедшая логического осмысления результатов эксперимента, или в которой была допущена ошибка при интерпретации и обобщении результатов эксперимента (наблюдения);

- 010 – формально-логическая теория;
 
- 001 – математическая теория;

- 011 – эвристическая теория, например, теория искусственного интеллекта.

Из всех теорий нет вопросов только к эмпирическим теориям типа 100, таблицы и графики которой не предполагается использовать за границами опыта. А вот претендовать на истинность в широком смысле могут только теории типа 111. Метатеории типа 110, выведенные из опыта логическим путём, до проверки математикой за границами опыта могут претендовать только на правдоподобность.


Теперь немного о компетенциях автора. В современной физике вряд ли найдется человек - универсал, который смог бы показать полное знание и понимание всей физической науки. Естественно, на это не претендует и автор. Более того, он честно признаётся, что знает физику на уровне, по аналогии со знанием иностранного языка, «читаю и перевожу со словарём». И, тем не менее, владея инструментом логического анализа, он может гарантированно утверждать об истинности (Л=1) или ложности (Л=0) оснований той или иной теории, а, следовательно, об истинности или ложности теорий, на их базе построенных. Для этого достаточно объема знаний курса общей физики технического ВУЗа, имеющегося в багаже автора, опыта создания научных и инженерных расчётных методик (считай, узкоспециализированных теорий типа 111), способности к логическому мышлению и непреодолимого желания познать истину. А вот последнего у современных физиков как раз и нет: из-за культа успешности в науке тихо умер культ истины.


Ну а теперь переходим к самому интересному!


Все мы, конечно, слышали о существовании абсолютной и относительной истины. Вот что об этом говорит философия.

1. Под абсолютной истиной понимается знание об окружающем мире, которое не может быть опровергнуто или оспорено. Оно является исчерпывающим и единственно верным.

2. Поскольку человек ограничен в способах познания окружающего мира, то не может получить полную информацию о нем. Поэтому любое, добытое им знание является не полным, а, следовательно, относительно истинным.

Такая трактовка относительной истины философией представляет собой скрытую форму тавтологии, не предоставляющей исследователю никакого руководства к действию.


А вот что понимает под относительной истинностью теории автор, и какой критерий истинности он предлагает использовать.


ПРИНЦИП НЕДОСТИЖИМОСТИ АБСОЛЮТНОЙ ИСТИНЫ. Он дополняет принцип познаваемости, показывая, что путь познания тернист и бесконечен.

Современная физика в стремлении создать «Теорию всего» не признаёт этого принципа, хотя тезис о том, что абсолютная истина недостижима известен ещё со времен Платона. Но физики и математики вряд ли знакомы с философией, или, по крайней мере, руководствуются её выводами. В противном случае, выдающийся математик Д. Гильберт не включил бы в известный доклад «Математические проблемы» шестую проблему «О математическом изложении аксиом физики».

Решение шестой проблемы, по мнению Гильберта, предполагало сведение всей теоретической физики к конечной системе аксиом, подобно аксиоматизации геометрии, на основании которых методом дедукции выводились бы все известные явления физического мира. То есть речь шла о создании конечной, абсолютно истинной физической теории, определение которой дано выше. Заметим, что в среде убеждённости о достижении абсолютной истины варились и создатели теории Большого взрыва.

Но не знание законов не освобождает от ответственности не только в юриспруденции, но и в естествознании.

И надо же такому было случится, что положение о недостижимости абсолютной истины средствами формальной логики вывел математик Курт Гёдель. Он доказал две теоремы о неполноте аксиоматического подхода применительно к арифметике Пеано (как к способу описания натуральных чисел), что, впрочем, ему самому не помешало использовать их логику в отношении любой аксиоматической теории. Применительно к естествознанию из этих теорем следует, что:


                !!! ЛЮБАЯ конечная теория или неполна, или противоречива !!!


То есть полная, замкнутая теория обязательно будет противоречива. И никаких других вариантов! Этот вывод совсем не зависит от интеллекта исследователя. Он просто предупреждает его о препятствиях, которые обязательно возникнут на его пути познания мира.

  Но вторая теорема Гёделя даёт шанс на выход из патовой ситуации, указывая на способ её преодоления: усиление аксиоматики. Для естествознания это означает сбор новых фактов о предмете исследования. Эти новые данные позволят ввести новые аксиомы в виде законов или гипотез, и, в случае непротиворечивости их выводов по отношению к выводам исходным аксиом, сделать следующий шаг в познании мира, который вновь рано или поздно упрётся в приговор теорем о неполноте. И так до бесконечности. Но каждый такой шаг и есть познание. В результате, познание мира превращается в бесконечный процесс, представляющий собой расходящуюся спираль приобретаемого человеком знания в пространстве незнания. И попытка разработать конечную истинную теорию, аналогична попытке превратить спираль в окружность, представляет собой задачу, не имеющую решения. И по-другому не будет!
В связи с этим возникает вопрос, а какое знание тогда можно считать истинным, хотя бы относительно?

И вот тут в соответствие с теоремами о неполноте становится понятно, что любую физическую теорию можно проверить на истинность только в составе с остальными физическими теориями, как полную аксиоматику физики, на взаимную непротиворечивость их выводов. Но известно, что знания в любой области, в том числе и в физике, имеют свойство расширяться. Поэтому теории, выводы которых взаимно непротиворечивы сегодня, могут стать противоречивыми с новыми теориями завтра. Поэтому о непротиворечивости всего здания физики можно говорить только в историческом контексте, то есть до того момента времени, пока полная аксиоматика физики остается непротиворечивой, а по критерию ПЛМ все её аксиомы имеют признак 111. В этом случае такую теорию можно рассматривать как ИСТОРИЧЕСКИ ИСТИННУЮ.

Итак, исторически истинной будем считать теорию типа 111, которая в составе всей аксиоматики физики остается внутренне (с математической точки зрения) непротиворечивой (неполной по Геделю). Такой она будет оставаться до того времени, пока не появятся новые теории, выводы из которых вступят с ней в противоречие. А также, пока не появятся внешние по отношению к аксиоматике опытные данные, которые она или не может объяснить, или которые противоречат её выводам.



Именно исторически истинная теория является жемчужиной, расположенной на магистральном пути развития физики, и которая требует дальнейшего развития. Прочие теории – это тупиковые ветви исследования, а по существу, – болото, где тепло и уютно, и откуда совсем не хочется на стремнину.


PS.  В связи с затронутым вопросом искусственного интеллекта (ИИ) хочу отметить, что проблема неполноты аксиоматического подхода Гёделя относится и к человеческому интеллекту и к машинному. Поэтому и человек, и ИИ в этом плане находятся совершенно в одинаковой ситуации.

Но ИИ никогда не сможет сравняться с человеческим интеллектом совершенно по другой причине.
 
Человеческая аксиоматика постоянно расширяется вместе с развитием цивилизации. Цивилизация исходя из собственных потребностей постоянно генерирует науке текущие задачи, и получает на них отклик в виде новых опытных данных и аксиом. А ИИ сам генерировать неформальную, то есть связанную с опытом, аксиоматику типа 110 не может. Такую аксиоматику машине может доставлять только человек! Поэтому без человека, без человеческой цивилизации ИИ – это груда металла, и не более того.
 
Но из этого совсем не следует, что ИИ не нужен. Очень даже нужен, как средство умножения интеллектуальных возможностей цивилизации. Точно также, как ядерные источники энергии умножили её энергетические возможности.


                http://proza.ru/2023/02/15/1109