3.1. Философские проблемы естественных наук

3.1.1. История развития знания о природе и формирование естественных наук. Под естествознанием понимаются все области знания, обращенные к изучению природы как некоторого целого – неорганической, органической, а также человеческой природы как живого существа. Естественные науки составляют часть естествознания и представляют собой комплекс знаний о природе, полученных с помощью научного метода. Предметом каждой отдельно взятой естественной науки выступает особый аспект природы, особый вид природных явлений.

Традиционно выделяют следующие естественные науки:

– физические (изучают фундаментальные закономерности микро-, макро– и мегамира);

– химические (изучают химические связи и превращения веществ и явлений);

– биологические (изучают живую природу);

– астрономические (изучают небесные тела);

– науки о Земле (геология, география, океанография, метеорология, климатология и др.);

– науки о человеке как природном существе (антропология, анатомия, физиология, генетика человека и др.).

Естественные науки имеют длительную историю своего формирования. Зачатки естественно-научных знаний могут быть обнаружены еще в первобытности, в эпоху так называемой неолитической революции, когда древние люди уже овладели огнем, занимались охотой, бортничеством, перешли к земледелию, одомашнивали животных, выводили определенные сорта растений, излечивали себя от болезней и пр. Накопленные о природе знания передавались от поколения к поколению в процессе совместной жизни и практической деятельности людей, формируя традицию отношения к природе и ее изучения. Уже цивилизациям Древнего Востока были известны обширные знания из области медицины, сельского хозяйства, фармацевтики, наблюдательной астрономии, арифметики и геометрии, ботаники и зоологии, анатомии и химии. Особенности естествознания самых ранних этапов человеческой истории обусловлены их обслуживанием первостепенных практических потребностей жизнедеятельности людей, поэтому естественно-научные знания были тесно связаны с техническими знаниями (археологические находки свидетельствуют о знании законов гидравлики при создании водоподъемных приспособлений, рычага, блока, ворота, клина и пр.). Древневосточным цивилизациям были известны такие металлы, как золото, серебро, медь, олово, свинец, ртуть, железо, а также их сплавы – бронза и латунь. Для плавки использовались печи, позволявшие получить температуру до 1500 °C. И в этом смысле можно говорить о прикладном характере естествознания на ранних этапах – все ограничивалось решением конкретных практических задач, и не предполагалось теоретического осмысления и доказательств. Кроме того, оно было неразрывно связано с тем, что сегодня никак не может быть отнесено к наукам: астрономические знания – с астрологией, химические знания – с магией, медицинские знания – с знахарством и пр.; да и сами по себе, отдельно, указанные области знания не существовали, а представляли некое неразрывное целое, объединенное религиозным культом.

О теоретическом отношении к природе можно говорить, начиная с древнегреческой цивилизации. Естественные науки в Античности и Средние века еще не были отделены от философии, поэтому теоретические естественно-научные знания развивались именно философами, а философы были одновременно и учеными. Древнегреческие философы/ученые раннего периода по большей части занимались поисками первоначала природы, первоэлементов, из которых в пределе все состоит. В качестве таковых назывались вода (Фалес), апейрон, т. е. беспредельное (Анаксимандр), воздух (Анаксимен), огонь (Гераклит), число (Пифагор), вода, огонь, воздух, земля (Эмпедокл), гомеомерии, то есть «подобные части», мельчайшие «копии» вещей (Анаксагор), атомы (Демокрит). В воззрениях указанных философов важно то, что природу они понимали как нечто единое в том смысле, что ее можно объяснить некоторым единым образом. Эти же философы/ученые сделали множество астрономических, географических и математических открытий. Например, Фалес популяризировал созвездие Малой Медведицы в качестве путеводного инструмента, открыл наклон эклиптики к экватору, научился вычислять даты солнцестояний и равноденствий, создал математический метод описания движения небесных тел, определил угловой размер Солнца и Луны, доказал, что Луна светит отраженным светом, ввел в оборот египетский календарь. Анаксимандр составил первую карту Земли, сконструировал первые солнечные часы и небесный глобус. Анаксимен по большей части знаменит как метеоролог, он связывал изменения погоды с влиянием Солнца, считал, что град и снег образуются в облаках из воды путем замерзания и смешения с воздухом. Важным следует признать учение атомистов о причинности, согласно которому у всякого явления есть причина.

В дальнейшем под влиянием Сократа интерес к изучению природы несколько уменьшился. К примеру, для Платона подлинным знанием могла считаться только математика, поскольку она изучает чистые сущности, а физика же и уж тем более другие естественные науки на такой статус не претендовали. Тем не менее, согласно Аристотелю, познание возможно через наблюдение, и физика, таким образом, может претендовать на статус науки. По сути, можно говорить, что именно Аристотель заложил основы естественных наук – он сформулировал теорию движения (по которой вода и земля в естественном состоянии движутся к центру Земли, а огонь и воздух – от центра), основы физической географии (в «Метеорологии»), доказал шарообразность Луны и Земли; именно с Аристотеля возникает тенденция к вычленению отдельных направлений исследования в относительно самостоятельные науки. Астрономические представления Аристотеля основывались на взглядах его старшего современника Евдокса Книдского, сформулировавшего теорию гомоцентрических сфер (движение планет представлялось комбинацией равномерных круговых движений, задача найти такое описание движения планет была поставлена Платоном), вычислившего наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Помимо указанного, Евдокс знал, что Солнце, Земля и Луна являются шарообразными телами. В астрономии можно выделить общее геоцентрическое направление Евдокс – Аристотель – Птолемей. Наиболее заметный вклад внесли Гераклит Понтийский (считал, что Меркурий и Венера вращаются вокруг Солнца), Апполоний Пергамский, Клавдий Птолемей (автор теории эпициклов). Астрономические взгляды последнего доминировали довольно долгое время, даже после открытия Коперника.

В Средние века естественно-научное знание переживает упадок. Тем не менее, влияние христианства привело в конечном счете к тому, что естественные науки заняли важное место – ведь из «близости» человека к Богу (человек – венец творения и высшая ступень сотворенного мира) следует, что человек должен быть господином природы. В XI–ХII вв. с возникновением схоластики и появлением первых университетов происходит новый скачок развития знания о природе. Конечно, в первую очередь скачок в развитии естествознания был обусловлен практическими потребностями. Жизнь не стояла на месте, и практические потребности привели к ряду важных изобретений и технологий – ремесла средневекового города, изобретения, связанные с сельским хозяйством (плечевой хомут, колесный плуг и др.), а также изготовление цветного стекла, выплавка чугуна; в области строительства и архитектуры нельзя не упомянуть готические соборы. Все это требовало достаточно высокого уровня познаний не только в области естествознания, но также в области математики и техники. В основу средневекового естествознания была положена «Физика» Аристотеля, движения небесных тел объяснялись в соответствии с «Альмагестом» («Великое построение») Птолемея. В средневековой схоластике большое распространение получили мыслительные эксперименты, заставлявшие, логически рассуждая на базе христианских догматов, задаваться вопросами такого типа: «Может ли Бог создать пустоту?» или «Можно ли допустить начало мира?» и др., которые позволяли в конечном итоге преодолеть аристотелевскую физику. Средневековыми монахами было введено понятие импетуса (Жан Буридан), которое было своеобразным предвосхищением принципа инерции; стали изучать движение с постоянным ускорением (Никола Орем).

Эпоха Возрождения знаменуется появлением стремления человека овладеть природой и подчинить ее себе. Человек стал творцом, который призван управлять природой. Знаменует эпоху Возрождения формулировка гелиоцентрической системы Н. Коперником («Об обращении небесных сфер»)1, которая, правда, на практике была менее точна, чем геоцентрическая система Птолемея, поскольку орбиты Коперник представлял в качестве правильных окружностей (Копернику пришлось также признать эпициклы и деференты2). Дело в том, что движения планет не являются круговыми и равномерными, а эпициклы позволяют согласовать теорию с наблюдениями лишь на первое время (изначально астрономические таблицы Коперника были более точны, чем таблицы Птолемея, но спустя небольшое время показания таблиц Коперника существенно разошлись с наблюдениями). Тем не менее, эти недостатки были в дальнейшем сглажены на основе астрономических наблюдений Тихо Браге и их обобщения И. Кеплером. Другим столпом естествознания эпохи Возрождения является механика Г. Галилея (наиболее знаменитые труды – «Диалоги о двух системах мира», «Математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению»). В данных произведениях он формулирует закон инерции, закон суперпозиции движения, принцип относительности. Гениальные инженеры были и в Античности, но именно с Г. Галилея ведет свою историю идея применения экспериментального метода для подтверждения теоретических построений. Собственно, именно идеи Коперника и Галилея совершили революцию в физике, которая в конечном итоге привела к постепенному отделению естественных наук от философии, хотя естественными науками еще долгое время продолжали заниматься философы, а физика, как и математика, в ряде университетов относились к философским факультетам вплоть до конца XIX в. Начинает формироваться химия – Р. Бойль выступил против алхимического представления об элементах и поставил задачу поиска реальных химических элементов, являющихся далее неразложимыми телами. Вершиной новоевропейского естественно-научного знания являются физические представления И. Ньютона («Математические начала натуральной философии», «Оптика, или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света»), сформулировавшего закон всемирного тяготения, три базовых закона механики; он также разработал теорию цвета, открыл закон вязкого трения. Работы И. Ньютона определили физическую (и одновременно общенаучную) картину мира на несколько веков. Принято считать, что к середине XVIII в. сформировались математика, астрономия и физика; математика в этом ряду названа не случайно, поскольку такие новоевропейские области естествознания, как физика и астрономия, были математическими по своей сути – это были математическая физика и математическая астрономия. Важные события происходят в области химии. В середине XVIII в. формируется теория флогистона (Г. Э. Шталь), которая стимулировала поиск элементов в химии. Под ее воздействием появилась пневматическая химия (Дж. Блэк, Дж. Пристли, Г. Кавендиш). Но подлинная революция в химии произошла в конце XVIII в. с открытиями А. Л. Лавуазье, который создал кислородную теорию горения (привела в появлению новой химической номенклатуры), первую таблицу химических элементов и классификацию химических соединений, сформулировал закон сохранения массы.

Формирование биологических наук пришлось на XVIII– XIX вв. Биология в данный период формировалась в рамках так называемой естественной истории. Естественную историю выделяли наряду с гражданской историей и отличали первую от второй тем, что если гражданская история изучает ход человеческой истории, то естественная история обращена к истории природных объектов («царства» минералов, растений, животных). Наибольшее влияние на формирование биологии оказали работы К. Линнея («Система природы», где была сформулирована биологическая номенклатура, принимаемая до настоящего времени) и Ж. Бюффона («Всеобщая естественная история», где сформулирована идея о единстве растительного и животного мира, а также утверждается, что человек произошел от обезьяны). Большой вклад в развитие биологии внесли химики, экспериментально показавшие, что органический мир может быть исследован химическими и физическими методами. Так, например, Ф. Велер в начале XIX в. синтезировал мочевину, что считается первым экспериментальным доказательством несостоятельности витализма, отстаивавшего позицию, что живое отличается некой непостигаемой «живительной силой». Ряд научных идей был получен и в области медицины. Так, в конце XVI – начале XVII в. У. Гарвей сформулировал теорию кровообращения и доказал ее экспериментально, а также создал теорию эпигенеза.

Комплекс наук о Земле формируется в XIX–XX вв. В начале XIX в. братьями Ж. Л. и Ф. Кювье закладываются основы палеонтологии и сравнительной анатомии; Ж. Л. Кювье открыл закон соотношения органов, ввел понятие о типах, сформулировал теорию катастроф. В дальнейшем теория катастроф (каждый геологический период характеризуется своей флорой и фауной, период заканчивается катастрофой, которая уничтожает все живое, и жизнь заново возрождается в новой форме) была опровергнута Ч. Лайелем, который и считается основоположником научной геологии. Заслугами Ф. Кювье являются поддержка идей эволюционизма (по ряду сведений, он вместе с У. Дж. Гукером убедил Ч. Дарвина опубликовать «Происхождение видов»), перенос ряда принципов биологии в геологию (в частности, идеи изменчивости), а также то, что он обнаружил в долине Соммы и изучил останки неандертальца. В середине XIX в. австрийский аббат Г. И. Мендель сформулировал законы, объясняющие принципы наследования, чем заложил основы современной генетики.

Этап развития естествознания, продолжавшийся до конца XIX в., принято называть этапом классического естествознания (XVII–XIX вв.). Классическое естествознание (как классическая наука вообще) характеризуется стремлением избавиться от всего субъективного, сформулировать абсолютно объективное описание процессов природы, в качестве парадигмы выступает механика, научная картина мира основывается на представлениях о детерминизме. Именно в период классического естествознания были разработаны ключевые методы исследования: аналитический, синтетическо-дедуктивный, наблюдение, эксперимент и т. д.

В середине XIX в. возникают идеи об эволюционном развитии живого и теория эволюции (Ж. Б. Ламарк, Ж. Л. Кювье, Ч. Дарвин), основы электрофизики (Ш. Кулон – открытие закона притяжения зарядов с противоположными знаками, М. Фарадей – открытие электромагнитного поля). Идея эволюции проникают в геологию. Со временем накапливаются факты, которые с трудом могут быть объяснены принятой картиной мира (например, физика Ньютона не могла достаточно точно предсказать движение Меркурия, что вызывало большое недоумение). В механистическую картину мира входят представления об электромагнитной природе материи. Последующие крупные открытия – теория относительности А. Эйнштейна и основы квантовой теории (М. Планк, Н. Бор, Э. Резерфорд, В. Паули, Э. Шредингер, В. Гейзенберг, П. Дирак и др.), принцип неопределенности Гейзенберга – привели к тому, что ученым пришлось учитывать роль субъекта познания. Так формируется неклассическое естествознание, в рамках которого исследователь изучает не объект сам по себе, а комплекс, включающий в себя объект, приборы для его исследования и сам акт измерения.

Но естествознание неклассического этапа не смогло разрешить ряд ключевых проблем, одной из которых является обоснование единства природы. В связи с этим, а также некоторыми «внешними» факторами (компьютеризация естественных наук, дальнейшее внедрение идей эволюционизма) неклассический этап развития естествознания сменяется постнеклассическим. Важнейшими особенностями данного этапа становятся междисциплинарность исследований, а также направленность на промышленное внедрение результатов.

3.1.2. Философские концепции единства естественных наук. Редукционизм и физикализм. Специализация естественных наук и их отделение от философии привели в конечном счете к замыканию научных исследований в собственных рамках. Сама по себе специализация не является чем-то отрицательным, она имеет и важные положительные стороны – позволяет ставить и решать конкретные малые задачи, из которых в дальнейшем складывается здание науки. Если конкретные научные дисциплины имеют каждая свой метод исследования, свой предмет, свое собственное обоснование, то, как кажется, между ними нет никакой связи. Тем не менее, примирение с разрозненностью научного знания означает примирение либо с «разрозненностью» природы, либо с «разрозненностью» человеческих познавательных способностей. На определенном философском и интуитивном уровне исследователи не готовы принять ни ту, ни другую альтернативу (и уж тем более обе одновременно). Поэтому важной философской проблемой естественных наук становится восстановление утерянного единства научного знания, представлений о природе и человеке.

Если задаться целью обнаружить связи между естественными науками, то можно отметить следующее. Ряд понятий и законов одной научной дисциплины может быть успешно использован в других научных дисциплинах, примером такого взаимодействия являются физхимия, физбиология, биохимия, геофизика и др. Многочисленные примеры подобного взаимодействия естественных наук приводят к мысли о том, что искомое глубинное единство все же возможно, что естественные науки должны принадлежать одной системе и находиться в особой связи друг с другом в качестве ее элементов; они должны представать как единая наука. О таком единстве науки плодотворнее всего говорить именно на примере естественных наук – они близки друг другу, во-первых, потому, что физика считается фундаментальной естественной наукой, поскольку в остальных естественных науках изучается некоторый класс явлений природы, которые в общем случае подчиняются физическим законам; во-вторых, потому, что активно используют математический аппарат, а теории естественных наук по большей части представляют собой математические модели явлений природы. И в этом смысле математика является языком естествознания. Из этого наблюдения законно сделать вывод о том, что установление единства наук и завершение поиска универсальной теории возможны только в случае осознания важнейшей роли языка в построении естественно-научных теорий. Раскрыв основополагающую роль языка, мы сможем обнаружить взаимопереводимость и взаимосвязи научных теорий различных областей естествознания, что в перспективе приведет к созданию единой науки.

Приведенные рассуждения не являются чем-то абсолютно новым. Подобный подход предлагали и пытались развить многие авторы. Наиболее интересные взгляды по этому поводу были сформулированы Г. В. Лейбницем в его программе построения универсального математизированного языка для разрешения любого научного спора. Построение такого lingua universalis, как предполагал Г. В. Лейбниц, позволило бы свести все споры обо всех предметах к простому действию, подобному вычислению. Наибольшего успеха программа Г. В. Лейбница достигла в связи с развитием математической логики в конце XIX – начале XX в. В частности, в рамках неопозитивизма (логического позитивизма) в первой половине XX в. разрабатывался проект создания единой науки («унифицированной науки»). С точки зрения неопозитивистов, отдельные науки являются частями единой науки, а языки конкретных научных дисциплин – частями языка единой науки, но пока науки и их языки находятся в разрозненном состоянии, и их необходимо объединить. Это возможно только через создание особого однозначного универсального языка, при помощи которого можно было бы выразить любое явление и закон природы. В качестве основания для унифицированного языка науки неопозитивисты предлагали язык физики. Отсюда их доктрина физикализма и общее стремление к физикализации. Стремление к физикализации не является открытием неопозитивистов, его истоки можно обнаружить в глубокой древности – еще древнегреческие досократики занимались поиском первоматерии и первосущностей природы, основываясь на которых, можно было бы объяснить все явления (в том числе и общественные). Так, например, согласно атомистике Левкиппа – Демокрита, все события (даже те, которые мы склонны оценивать с моральной точки зрения) представляют собой лишь движения атомов, у которых имеется определенная причина (поэтому, строго говоря, вопросы о морали в древнегреческой атомистике могут считаться бессмысленными). Заслуга неопозитивистов состоит в том, что они на основе строго логического анализа языка (который они, по сути дела, отождествляли с философской деятельностью) попытались показать сводимость понятий естественных наук (и даже таких наук, как, например, социология) к физическим понятиям. В науке достаточно примеров подобной сводимости. В частности, в области молекулярной биологии исследователь ДНК стремится выяснить химическую структуру предмета своего исследования, обнаружив ее, он получает возможность рассуждать о биологических явлениях с точки зрения химии. Но ведь химические феномены (валентности элементов) можно объяснить, обращаясь к физическому строению атомов, т. е. при помощи физического инструментария. Поскольку базовые понятия ряда (своего рода иерархии) наук, надстроенных над физикой, сводимы (редуцируемы) к физическим понятиям, то физика является наиболее фундаментальной наукой, а ее теории можно рассматривать как основополагающие для всего естествознания.

Логические позитивисты критерий научности в области естествознания, а значит, и наиболее глубокий уровень обоснования в конечном счете сводят к языку чувственных данных, которые уже не разложимы далее сознанием. Для начала рассмотрим принципиальную возможность использования языка чувственных данных. Предложения об окружающем мире (в том числе и предложения науки), поскольку нет иного способа познания мира, кроме как через органы чувств, должны предполагать возможность сведения их к данным непосредственного опыта. Такие предложения были названы неопозитивистами «протокольными предложениями». Отличие неопозитивистов от эмпириокритиков – позитивистов второй волны (сторонников и последователей Э. Маха и Авенариуса) состоит в том, что «данное» понималось первыми не как чувственные качества, а как совокупность чувственных переживаний с отношениями между ними (Р. Карнап) или как вещные ситуации (О. Нейрат). Безусловно, ни в одной научной дисциплине нет таких протокольных предложений. Тем не менее, они могут быть реконструированы в качестве оснований наблюдений в естественных науках. Неопозитивистам было необходимо обнаружить такие предложения, которые бы могли рассматриваться как абсолютно достоверные. Только такие предложения могли бы считаться протокольными. Но О. Нейрат указал на то, что предложения о «данном» не свободны от предварительной понятийной обработки и поэтому не могут рассматриваться в качестве абсолютно достоверных (в смысле независимости от субъективного влияния познающего). Кроме того, возникает вопрос: как предложение (как языковая сущность) может сравниваться с восприятием (чем-то внеязыковым)? Позже Р. Карнап и О. Нейрат совместно пришли к выводу о том, что все предложения равноценны, а критерием их принятия или отбрасывания является их внутренняя согласованность между собой, другими словами, лишь их логическая непротиворечивость. Подобный аргумент, в свою очередь, приводил к серьезным трудностям, поскольку подобная позиция несет в себе элемент конвенционализма.

Если Р. Карнап и О. Нейрат полагали, что протокольные предложения являются «началом» естественных наук (Р. Карнап считал их логически первичными, а О. Нейрат – исторически первичными), то, согласно М. Шлику, протокольные предложения являются «завершением» научного исследования. Предложения науки особым образом связаны друг с другом, но простой связи между предложениями недостаточно (ведь предложения в сказке тоже связаны). По мнению М. Шлика, протокольные предложения не являются фундаментом научной теории, поскольку по сути своей это лишь следствия научной теории, которые могут быть проверены на опыте. Это хорошо иллюстрируется знаменитым экспериментом А. О. Эддингтона по проверке теории относительности. Из теории относительности следует, что мы можем наблюдать определенные физические явления при определенных обстоятельствах (например, отклонение луча света под воздействием гравитации). Именно такого рода следствия и фиксируются в языке протокольными предложениями, допускающими проверку. Для такого вида предложений М. Шлик предложил термин «констатации»; необходимо отметить, правда, что констатации привязаны к пространству-времени и обладают достоверностью только в момент утверждения. В свою очередь, идея «констатаций» М. Шлика была подвергнута критике О. Нейратом и К. Поппером.

В дальнейшем представители Венского кружка под давлением как внешней, так и внутренней критики отказались от требования сводимости предложений науки к предложениям о чувственных данных.

В контексте дискуссий о протокольных предложениях вернемся к физикализму. Возникает вопрос, о каких объектах должен говорить язык физики как фундаментальной (и в этом смысле универсальной) науки? На указанный вопрос неопозитивисты отвечали по-разному. Так, О. Нейрат и Р. Карнап изначально полагали, что утверждения физики описывают свойства пространственно-временных объектов количественным образом, тогда как, по мнению «позднего» Р. Карнапа, языком единой науки должен служить «вещный» язык. Такая точка зрения позволила ему радикально пересмотреть тезис о сводимости наук к физике. Он пришел к выводу, что не все биологические и психологические явления можно объяснить при помощи физических понятий, но, по крайней мере, все научные понятия данных областей естествознания могут быть выражены при помощи «вещного» языка; непереводимые в «вещный» язык термины являются псевдопонятиями и не могут использоваться в науке.

3.1.3. Единство природы и проблема поиска универсальной теории в современной физике. Если обратиться к современному состоянию естественных наук, то мы обнаружим, что проблема построения единой теории остается все такой же актуальной. А приблизительно с середины XX в. она наполняется все более конкретным содержанием и приобретает научную остроту, а именно становится очевидным, что в настоящее время у нас нет даже единой физической теории. В начале XX в. были сформулированы столпы современной физики – теория относительности и квантовая теория. Эти теории знаменуют собой отказ от ньютоновской механики. Во-первых, теория относительности утверждает, что пространство и время не являются абсолютными, не являются «вечным фоном», на котором «разыгрываются» физические явления. Во-вторых, квантовая теория представляет собой новую теорию материи и излучения. К сожалению, основным результатом физики XX в. следует признать, что относительно двух наиболее перспективных теоретических направлений – теории относительности и квантовой механики – нет единого мнения (например, Э. Шрёдингер в своих построениях отказался от теории относительности; хотя квантовая механика и совместима со специальной теорией относительности (эти две теории относительно независимы, а квантовая теория поля может быть построена и в нерелятивистском ключе3)). Поскольку мы не готовы отказаться от представления о единстве природы – напротив, это, наверное, самое глубокое основание для признания единства науки, необходимо либо (1) согласовать указанные противоборствующие теории, либо (2) сформулировать новую, обобщающую их теорию. В этой связи Л. Смолин называет пять проблем, решение которых позволит завершить революцию в физике, начавшуюся в конце XIX в.4:

1. Объединение общей теории относительности и квантовой теории в одну теорию, которая может претендовать на роль полной теории природы.

2. Решение проблемы обоснования квантовой механики или путем перестройки имеющейся теории (с тем, чтобы избавится от влияния наблюдателя на наблюдаемые явления), или путем создания новой теории.

3. Определение того, могут или нет различные частицы и силы быть объединены в теорию, которая объясняет их все как проявление единственной фундаментальной сущности.

4. Объяснение того, как в природе выбираются величины свободных констант в стандартной модели физики частиц5.

5. Объяснение темной материи и темной энергии. Или, если они не существуют, определение того, как и почему гравитация модифицируется на больших масштабах. В общем виде – объяснение того, почему константы стандартной модели космологии, включая темную энергию, имеют те величины, которые имеют.

Все эти пять проблем современной физики имеют глубокие философские (теоретико-познавательные и онтологические, если не сказать более смело – метафизические) корни. Так, физикитеоретики стремятся к тому, чтобы физические теории были адекватны природе самой по себе, но относительно квантовой теории имеет место спор о полноте этой теории. С одной стороны, квантовая теория предполагает ключевую роль наблюдателя, с другой – противники человеческого влияния на объекты науки склонны считать квантовую теорию неполным описанием физических явлений микромира. Указанную проблему можно разрешить несколькими способами: попытаться сформулировать новую теорию взамен квантовой; обнаружить интерпретацию квантовой теории, которая бы удовлетворяла всех и в которой бы наблюдение и измерение не играли такой существенной роли; исправить недостатки языка квантовой теории, что предполагает осмысленное разделение природы на мир наблюдателя и систему природы саму по себе. В 1970-х гг. была создана стандартная теория (у ее истоков стояли Ш. Л. Глэшоу, С. Вайнберг, А. Салам, получившие в 1979 г. Нобелевскую премию «за вклад в объединенную теорию слабых и электромагнитных взаимодействий между элементарными частицами, в том числе предсказание слабых нейтральных токов»), которая до настоящего времени принимается в качестве объяснения микрочастиц и взаимодействий. К сожалению, она слишком громоздка, имеет проблемы с объяснением гравитации, а также слишком длинный список констант относительно статуса, которых нет единого мнения.

Одной из наиболее перспективных альтернатив стандартной теории является теория струн. В рамках теории струн за последние 20 лет были сделаны весьма большие успехи. Тем не менее, к сожалению, в настоящее время мы имеем не одну теорию струн, не две-три, а несколько десятков или даже сотен различных теорий. Какая из них способна стать парадигмой физики, единой теорией природы? Возможно, ответ на этот вопрос будет получен в ходе обобщения экспериментальных данных, получаемых в настоящее время на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН.