Текст книги "Современная космология: философские горизонты"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 25 страниц)

С вопросом о единственности Вселенной и отсутствием у нее квантового состояния Ли Смолин связывает вопрос о фундаментальности понятия времени. Рассматриваемые им связи довольно многочисленны, и я их не буду анализировать детально, но суть аргументации сводится к следующему.

В современной физике есть по крайней мере два источника, из которых произрастает идея, что время не является фундаментальным понятием, но возникает лишь некоторым эффективным образом в нашем макроскопическом восприятии мира. Одним источником этой идеи стали уже самые ранние модели квантовой космологии и гравитации. Современные модели сохраняют это свойство. Квантовокосмологические модели определяют волновую функцию Вселенной, которая не содержит времени – она вневремен-ная. Соответствующее уравнение (уравнение Уилера-ДеВитта) тоже не содержит времени, и определяет некоторый статический объект – вневременную Вселенную. Общая причина этого проста. Она состоит в том, что эволюцию Вселенной нельзя параметризовать каким-то внешним по отношению к ней временем, так как время измеряется часами, а вне Вселенной нельзя поместить часы. Принимается, что все, что существует, по определению находится внутри Вселенной, и не может находиться вне ее. Фактически наблюдаемая внутри такой Вселенной эволюция является эффективным понятием для наблюдателей, находящихся внутри Вселенной, и представляется в терминах корреляции некоторых наблюдаемых величин. Если одну из таких величин назвать часами, то возникает эффективная эволюция подсистем Вселенной, в которой время можно рассматривать как параметр.

Вторым источником идеи эмерджентности времени является понятие Мультиверса инфляционной космологии. Здесь нет никакого единого времени, в котором существует весь этот объект. Эффективное время возникает только внутри локальных вселенных (да и то со множеством оговорок). Мультиверс в целом должен описываться некоторой вневременной физикой, которая описывает вероятности (в некотором операционально неопределимом смысле!) возникновения разных типов вселенных.

Как мы видели, в подходе Ли Смолина (точнее – в строгой традиционной методологии, которой он совершенно точно придерживается) как Мультиверс, так и квантовые состояния Вселенной вместе с квантовой космологией оказываются лишенными смысла. Поэтому оба источника идеи о нефундаментальности понятия времени оказываются недействительными. Поэтому Смолин считает, что нужно строить физику, в том числе и квантовую гравитацию, с использованием моделей, в которых времени возвращается его фундаментальная роль. Он приводит три примера квантово-гравитационных моделей, которые обладают этим свойством: причинная динамическая триангуляция, квантовое граффити, унимодулярная гравитация (см. ссылки^[173]).

Надо согласиться, что логика Ли Смолина вполне понятна. Хотелось бы, однако, уточнить, что из нее действительно следует, что имеет смысл искать модели квантовой гравитации, где время играет фундаментальную роль, но не следует, что более общие модели, где время возникает только эффективно, недопустимы. Поэтому в данном случае его выводы никак не ограничивают свободы в выборе направления исследований.

Ли Смолин высказывает еще несколько интересных мыслей. В частности, раз время играет фундаментальную роль, то Ли Смолин предлагает серьезно рассмотреть возможность того, что фундаментальные законы явно зависят от фундаментального времени. Эта идея вызывает возражение. Дело в том, что даже если Вселенная строго единственна, в ней нет никакого единого фундаментального времени, от которого могли бы зависеть фундаментальные законы. ОТО, описывающая динамику Вселенной, допускает хорошо определенное понятие собственного времени для каждого отдельного наблюдателя, и это время действительно может быть в каком-то смысле фундаментальным, но единое универсальное время для обще-релятивистской системы, вообще говоря, не определено. Действительно, если говорить о нашей Вселенной, то, например, время вблизи поверхности нейтронной звезды и в межгалактическом пространстве течет совершенно по-разному, хотя Вселенная для них – одна. Можно привести и другие примеры. Космологическое время можно ввести лишь в некотором приближении благодаря тому, что Вселенная является приближенно однородной и изотропной. Его можно связать, например, с масштабным фактором или с температурой реликтового излучения, которая в однородных и изотропных моделях однозначно связана с масштабным фактором. Именно использование температуры реликтового излучения в качестве космологических часов позволяет легко убедиться, что точного космологического времени не существует. Проблема состоит в анизотропии реликтового излучения. В каждой точке пространства нет какой-то одной единой температуры, но она зависит от того, в каком направлении вы посмотрите. Относительная величина этой анизотропии составляет несколько стотысячных – это и есть степень приближенности понятия единого космологического времени. Это приближение является довольно грубым, и отклонения легко измеримы. Такое время не может быть параметром для фундаментальных законов, так как само не фундаментально, а другого фундаментального времени в нашей Вселенной, видимо, нет.

Очень интересно и остроумно Ли Смолин рассматривает физическую природу математики, которая также связывается с существованием фундаментального времени. Этот вопрос, однако, выходит за рамки настоящей статьи, и мы отсылаем заинтересованного читателя к оригиналу^[174].

Подводя итоги обсуждения, еще раз отметим, что методы, используемые в современной космологии и квантовой гравитации, де факто уже вышли за пределы стандартной научной методологии физики, основанной на принципах наблюдаемости и воспроизводимости эксперимента. В этой статье мы попытались лишь явным образом зафиксировать этот выход. Нетрадиционная методология означает ослабление (или размывание) эмпирической базы новых направлений физики по сравнению с ее традиционными разделами, и это есть та цена, которую приходится платить за возможность более глубокого понимания природы. Однако следует подчеркнуть, что ослабление эмпирической базы не означает ее отсутствие. Так, например, важным эмпирическим критерием, позволяющим в принципе разделять квантовые теории гравитации друг от друга, является проверка Лоренц-инвариантности^[175]. Однако в новых условиях заметно возрастает роль таких внеэмпирических критериев истинности, как самосогласованность и красота теории.

Статья Ли Смолина^[176] является чрезвычайно ярким примером того, что получается, если и в космологии стараться строго придерживаться традиционной методологии. По нашему мнению, такой путь, хотя и логически допустим, непродуктивен. Более продуктивным путем является явное расширение традиционной методологии с фиксацией соответствующих обобщенных методологических принципов, что мы и попытались отразить в данной работе. Еще раз подчеркнем, что для каждого исследователя выбор методологической базы является предметом соглашения, и правильность того или иного выбора не может быть доказана чисто логически.

В заключение заметим, что представления, содержащиеся в настоящей статье, требуют дальнейшего уточнения и развития. В частности, смысл ряда введенных понятий мы смогли пояснить лишь на конкретных примерах их использования, и более точные и общие определения ждут своей формулировки.

Автор выражает благодарность участникам круглого стола «Философские проблемы космологии» 2008–2009 гг. в ИФРАН за плодотворное обсуждение вопросов, рассмотренных в данной статье, и В.В. Казютинскому за предложение написать саму статью. Хочется отметить, что автор начал обдумывать эти вопросы именно в ходе заседаний круглого стола, и некоторую завершенность соответствующим мыслям попытался придать в ходе подготовки статьи.

В.Д. Эрекаев

ОНТОЛОГИЯ КВАНТОВОЙ КОСМОЛОГИИ

1. Философия и современная фундаментальная физика

В современной фундаментальной теоретической физике исследования проводятся по нескольким возможным путям. Во-первых, теоретик «плотно» работает с формализмом: он анализирует математические выражения, решает уравнения, ищет связи между их составляющими и т. д. Во-вторых, теоретик не должен забывать об эмпирических данных и их анализировать, пытаясь обнаружить закономерности и эмпирические законы, а также связь с самыми абстрактными теоретическими конструкциями. В-третьих, в своих исследованиях физик должен почаще обращаться к основаниям физики, в том числе к философским (метафизическим), поскольку «Наука без философии слепа…». Как бы на практике кто к философии не относился, но она действительно является «лесами» научного познания, «острием копья», или «невидимой рукой» помощи, протягивающейся к теоретику «из тумана» фундаментальных физических проблем^[177]. Естественно, что для решения проблем современной фундаментальной физики требуются философы физики и философствующие физики, способные в итоге объединить в своем творческом методе все три пути.

В данной работе предпринимается попытка рассмотреть проблематику, несомненно, качественно своеобразного уровня (физической) реальности – квантовой Вселенной – с точки зрения концептуальных, философских оснований.

Онтология^[178] прошла длительный исторический путь своего содержательного формирования. В классической философии наряду с гносеологией, методологией, логикой, этикой и др. она являлась базовым компонентом различных философских систем. Сам термин «онтология» был введен в XVII в. в качестве эквивалента понятию «метафизика», и во всей классической философии онтология, как правило, содержательно совпадает с метафизикой. В эволюции классической онтологии могут быть выделены два направления. С одной стороны, онтология понимается как метафизика и разворачивается в рамках трансцендентального: стоящее за внешними проявлениями мира внечувственное Бытие элеатов; платоновская концепция эйдосов (мир идей) как идеальных сущностей – образцов земных объектов; трактовка бытия как этапа развития Абсолютной идеи у Гегеля и др.

С другой стороны, параллельно этой интерпретации онтологии развивается ее трактовка как философии природы, возвращающая термину его изначальное смысловое значение и ориентированная на получение позитивных знаний о природе, исходя из нее самой: наивный реализм раннеантичных космогоний; натурализм философии Возрождения; ориентированная на тесное взаимодействие с естествознанием философия природы Нового времени и т. п.^[179].

В современной (неклассической) философии под онтологией нередко понимают интерпретации различных способов бытия. При этом, сохраняя свое значение учения о бытии, понятие онтологии стало достаточно плюралистическим в отношении конкретного наполнения его содержания. Например, значительное внимание уделялось связи бытия с сознанием и языком^[180].

В физической проекции онтологию можно (хотя и не совсем полно) понимать как учение о наполненности бытия определенной субстанциональностью и объектностью, а также о способах и формах бытия соответствующих объектов физического мира самой различной природы. Так, например, в квантовой физике, которая является одним из основополагающих элементов квантовой космологии, широко используются такие понятия, как квантовые онтологии и квантовая реальность. Поскольку квантовая теория описывает принципиально новую область физической реальности, постольку постоянно предпринимаются попытки более адекватного описания этого радикально нового уровня бытия.

Физически содержательно квантовую онтологию можно, например, раскрыть через приведенные ниже фундаментальные характеристики квантовой реальности, которые специфику квантового мира и его особенности, выражают специфические способы бытия квантовых объектов:

1) квантованность физических величин (действия, величина спина, энергии, пространственное квантование, заряды и т. д.); 2) принципиально вероятностный характер физических событий и предсказаний; 3) индетерминизм, 4) корпускулярно-волновой дуализм; 5) существование радикально нового фундаментального физического объекта – волновой функции^[181]; 6) бестраекторность движения квантовых частиц; 7) дополнительность некоторых фундаментальных свойств; 8) взаимозависимая неопределенность некоторых пар физических величин; 9) «Ссылки на лежащую в основании реальность исключены». «Мы не в состоянии описать, что происходит в промежутке между этим наблюдением и последующим» (В. Гейзенберг) (одна из интерпретаций КМ); 10) спонтанный характер квантовых процессов (распад ядра и др.); 11) наличие специфических квантовых корреляций; 12) квантовая несепарабельность; 13) квантовая нелокальность; 14) многомировая структура реальности (одна из интерпретаций); 15) пропенситивность (предрасположенность) квантовых событий (Поппер К.); 16) холистическая природа микромира (одна из интерпретаций)и др.

Можно также привести список особенностей, характеризующих релятивистские онтологии. Для построения онтологии квантовой Вселенной необходимо совместить специфику квантовой и релятивистской онтологий. Именно в этом и состоит концептуальная трудность построения теории квантовой гравитации, которая в объектной репрезентации соответствует квантовой космологии. С другой стороны, имеются серьезные сомнения в том, что сегодня уже существуют соответствующие фундаментальные идеи, необходимые для описания этого уровня реальности. Вопрос в том, насколько далеко могут быть экстраполированы имеющиеся в современной науке представления.

2. О понятии квантовой космологии

Вселенная – особый объект и предмет исследований. Если с пониманием предметной стороны космологических исследований можно констатировать относительно большую ясность, то понимание Вселенной как объекта научных исследований более проблематично. Следует различать метафизический и физический аспекты понятия Вселенной¹. На наш взгляд, по крайней мере, замкнутые космологические модели вполне естественным образом наделяют Вселенную статусом объектности. Для рассмотрения Вселенной как объекта в других моделях необходимо существенно углублять понятие физической объектности. Современные космологические теории позволяют рассматривать Вселенную как объект в следующем плане. Например, в инфлядионном сценарии наша Вселенная предстает в качестве всего лишь одной из многочисленных минивселенных. Еще одна возможность существует при рассмотрении Вселенной на планковском масштабе. Фундаментальные объекты современных теорий гравитации, такие как струны и браны, претендуют на подобный статус репрезентации всей Вселенной. И действительно, в современных моделях квантовой космологии эти объекты, прежде всего, на планковском уровне² должны полностью определять все свойства Вселенной^[182].

Рассуждения о том, что из себя представляет Вселенная, всегда ограничены. Тем не менее, определенные гипотезы и выводы выдвигать все же удается^[183]. Так, в рамках рассматриваемой проблематики уже простейшие соображения показывают, что физическая Вселенная, по крайней мере, на определенном этапе своей эволюции должна была находиться в состоянии, которое можно назвать квантовой Вселенной. Согласно модели Большого взрыва Вселенная прошла длительную эволюцию от сингулярности (от планковских размеров при учете квантовой теории) до современных и в настоящее время продолжает расширяться^[184]. В рамках этой стандартной модели ранней Вселенной при своем расширении она имела различные размеры. Через ничтожные доли секунды после Большого взрыва Вселенная имела, например, размер порядка размера атома² (10^-8 см)^[185].

Предметом стандартной квантовой механики являются в основном объекты атомного и субатомного уровня, в том числе элементарные частицы^[186]. Уровень физической реальности, соответствующий этим объектам, называется микромиром, и его то и описывает квантовая механика^[187]. Но это должно тогда означать, что Вселенная, эволюционировавшая от планковского масштаба до размеров атома, имела в этот период размеры, соответствующие объектам микромира⁶. А это, в свою очередь, означает, что она являлась квантовым объектом в стандартном понимании квантовой механики.

Назовем период существования Вселенной, в течение которого ее размеры изменялись от планковского до атомного, эпохой квантовой Вселенной или эпохой квантовой космологии. Поскольку мы начали обсуждение на уровне «простейших соображений», то и в этом случае выделение квантовой Вселенной в качестве определенного приближения является вполне допустимым. Такое подробное обсуждение в общем-то известных вещей нам было необходимо для того, чтобы показать важнейший для дальнейшего обсуждения момент: по крайней мере на определенном этапе своей эволюции Вселенная была квантовым объектом¹. Но тогда квантовая Вселенная как квантовый объект (квантовая система) должна обладать квантовой онтологией, описанной в разделе 1. Можно ли сказать, что наша Вселенная как целое действительно обладает всеми этими квантовыми особенностями бытия?

Но это не единственный вариант понимания квантовой Вселенной. Согласно квантовой механике можно написать волновую функцию как для макроскопической экспериментальной установки с «котом Шредингера», так и для всей Вселенной. Получается, что не только микроскопический, но и макроскопический и даже мегаскопический космологический уровень тоже являются квантовыми. С точки же зрения эвереттовского подхода квантовое описание является единственным и истинным, а все остальные – приближения, проекции, которые наше сознание воспринимает как классические миры^[188]. С этой точки зрения Вселенная всегда была и остается квантовой. Но каков тогда смысл квантованности всего и вся во Вселенной? Являются ли, например, стол и Галактика квантовыми объек-тами? В частности, обладают ли они свойством корпускулярно-волнового дуализма? Движутся ли они бестраекторно и т. д.? Очевидно, что нет. И здесь в концептуальном плане не помогает точка зрения о том, что эти уровни – всего лишь приближения. В любом исследовании всегда очень важно не пропустить новый уровень эмерджентности – появления нового качества. Макро– и мегауровни физической реальности являются новыми качествами реальности, они обладают принципиально новыми фундаментальными свойствами, и описывать, например, жизнь социума с точки зрения КТП достаточно бессмысленно, если вообще возможно (практически). Хотя, сам социум состоит из элементарных квантовых объектов и именно их взаимодействия, в конечном счете, его и определяют. Возможно, одно из активно развиваемых направлений квантовой механики – теория декогеренции – сможет разрешить проблему появления макроскопических свойств и самих макрообъектов.

И еще один вопрос, выяснение ответа на который может помочь пониманию того, что такое квантовая Вселенная: стремление понять природу квантовой Вселенной ведет к необходимости уточнить и углубить понимание того, что является квантовой теорией. Некоторым этот вопрос кажется почти метафизическим. Для работающих физиков такой вопрос представляется несерьезным. Они настолько привыкли работать в рамках квантовой теории, настолько она хорошо описывает широчайший спектр физических явлений, что с точки зрения эффективности и прагматики попытки выяснять еще какой-то смысл квантованности считаются наивными. Однако философия науки нередко находит материал для исследований именно в таких «безнадежных» вопросах. И действительно, что же такое квантовая механика? Можно ли ее однозначно определить как теорию операторного анализа в гильбертовом пространстве? Или критерием для квантовой теории может служить наличие хороших правил квантования? Или, наконец, может быть квантовой можно называть именно ту теорию, в которой присутствует постоянная Планка, а физические величины квантованы? Или только все это вместе^[189]? Естественно, что все эти неясности и нюансы только усложняют создание и понимание квантовой космологии. Для нашего дальнейшего анализа мы будем использовать понимание квантовой теории, в которой определяющую роль играет постоянная Планка и квантованность физических величин.

Таким образом, по крайней мере, на некоторых этапах своей эволюции Вселенная как целое обладала квантовыми свойствами. С методологической точки зрения простой перенос любых существующих представлений на космологический уровень всегда ограничен, хотя в современной космологии подобное нередко происходит. Это тем более справедливо для ранней (квантовой) Вселенной. В космологической литературе часто приводятся расчеты моментов времени, температуры, размеров, плотности и т. д. Вселенной для различных стадий ее эволюции, буквально перенося макроскопические представления на соответствующий космологический уровень. При этом теряется качество этого уровня реальности, и выводы оказываются пригодными только к, так называемым, моделям «игрушечного мира» (toy-world).

Рассмотрим, например, в рамках стандартной космологической модели расширяющуюся Вселенную, когда она имела размеры атома. В рамках теории можно посчитать момент времени, когда это было, соответствующую температуру, плотность и т. д. Как определенное приближение это вполне корректно, однако рассмотрим более внимательно, что может из себя представлять Вселенная-атом^[190].

Как мы уже отмечали, подобная Вселенная, как и сам атом, – квантовая система. Но известно, что очень сложные ядра атомов (трансурановые атомы) крайне неустойчивы. И это – при наличии в структуре ядра «всего лишь» порядка сотни протонов^[191]. Такой атом в целом также представляет собой крайне неустойчивую систему. Но что тогда можно сказать об атоме, в структуре которого содержится вся наблюдаемая Вселенная? Означает ли это крайнюю неустойчивость атома-Вселенной? Само собой разумеется, что подобный атом – это нечто совершенно другое и сходство с трансурановым может быть только в одинаковости масштабов (порядка 10 ⁸ см). Тем не менее, хорошо бы понять, что собой представляет онтология объекта атомного размера с Вселенной внутри. Можно ли этот объект сопоставить с каким-либо уже известным объектом, а его состояние – с каким-то уже известным состоянием материи? Конечно же, – нет. Но тогда это свидетельствует о том, что уже на космологическом уровне атома-Вселенной следует говорить о существовании новой совершенно особой формы (вида) материи. Выяснение того, что из себя представляет этот вид материи и ее формы существования (т. е. онтология) представляет фундаментальную космологическую задачу. Какую, например, внутреннюю структуру будет иметь атом-Вселенная? Вообще говоря, этот объект уникален. С одной стороны, его целостность представляет собой атом. С другой стороны, его целостность представляет собой Вселенную и имеет космологическое наполнение. Любопытно, что могли бы сказать по этому поводу теория струн или теория петлевой квантовой гравитации? То же самое (только в еще большей степени) относится и к планковскому состоянию Вселенной как еще одной форме материи.

Можно предположить, что в космологии существует многообразие онтологий, большинство из которых нам пока неизвестны. В этом плане можно принять термин П. Теллера о существовании «онтологического плюрализма»^[192]. Причем, на наш взгляд, сам плюрализм в данном случае следует понимать сугубо в объективистском смысле.

Поскольку в основании квантовой космологии кроме релятивистских лежат еще и квантовые представления, то физическое содержание этой дисциплины в существенной степени зависит от выбранной интерпретации квантовой механики. Полиинтерпретационный характер квантовой механики ставит множество проблем и в отношении построения квантовой космологии. Так, например, Р. Пенроуз отмечает, что в ранней Вселенной «не существовало экспериментаторов, проводящих «измерения», поэтому не ясно, как следует пользоваться стандартной «копенгагенской» интерпретацией…»^[193]. В силу своей нетривиальности, эвереттовская трактовка квантовой механики физически также далека от ясного понимания, и Р. Пенроуз лишь констатирует, что симметричное состояние Вселенной можно представить в виде суперпозиции многих пространственновременных геометрий. В свою очередь, наличие декогеренции, возможно, позволит «трактовать нашу квантовую суперпозицию различных геометрий как вероятностную смесь различных геометрий»^[194].

Следует обратить внимание на его точку зрения о том, что «На практике теоретики, по-видимому, склонны придерживаться некоторой формы «практической» интерпретации…»^[195]. В целом свой взгляд на концептуальную ситуацию в квантовой теории он формулирует следующим образом. «Ясно, что пока мы далеки от теории, которая смогла бы реально ответить на все эти вопросы. Но я надеюсь, что сумел убедить читателя в фундаментальной необходимости иметь квантовую механику с жизнеспособной онтологией. Эта проблема… представляет не только философский интерес»^[196]. Таким образом, ввиду неоднозначности понимания физического содержания квантовой механики как одного из краеугольных камней будущей квантовой теории гравитации в основания этой теории автоматически вкрадывается неоднозначность и неопределенность концептуального порядка.

3. Онтологический анализ фундаментальных объектов квантовой космологии (струны, браны, петли и др.)

Для построения квантовой космологии необходимо создать квантовую теорию гравитации. Считается, что квантовая теория гравитации может быть построена именно на планковском масштабе. Но в космологическом плане (момент начала расширения Вселенной) на этом масштабе, возможно, унифицируются все 4 фундаментальные взаимодействия, следовательно, единая теория должна обрести силу на планковском уровне. Отсюда следует, что в определенном смысле квантовая теория гравитации, единая теория, а также Планковская космология тождественны.

Работы по созданию квантовой теории гравитации ведутся уже более полстолетия, и вариантов такой теории было предложено достаточно^[197]. В настоящее время наибо-лее перспективными на роль такой теории считаются две теории: теория суперструн (ТСС) и теория петлевой квантовой гравитации (ТПКГ). Существует обширная литература, посвященная этим теориям¹. Нас же в данном разделе будет интересовать вопрос об онтологии фундаментальных, космологообразующих объектов этих теорий. Актуальность онтологического анализа в квантовой космологии определяется необходимостью выяснения природы экстремальных состояний материи^[198], прежде всего планковского состояния, а также в связи с глубокой опосредованностью современного физического познания.

Как уже отмечалось, на наш взгляд, на планковском уровне мы имеем дело с принципиально новым видом материального существования, аналогов чему не существует в современной физике. Это обстоятельство в решающей степени затрудняет построение теории квантовой космологии. Поэтому прежде чем обсуждать сами космологические модели, на наш взгляд, необходимо проанализировать ту объектность, которая будет представлять содержательную основу этих моделей. И действительно, фундаментальный объект ТСС – струна будет формировать одну космологию, а петля или Планковская ячейка пространства в ТПКГ – другую. Причем, как отмечает К. Ровелли, обе теории призваны описать планковский масштаб, причем именно на этом уровне они существенно различаются по отношению, например, к проблеме природы пространства-времени^[199].

Суперструна как фундаментальный объект квантовой космологии

В ТСС основным объектом является струна^[200]. Кратко опишем основные особенности этого объекта, необходимые нам в дальнейшем. Струна представляет собой одномерный физический объект планковского масштаба длины (l_Pl = 10^-33 см), однако исследования показывают возможность существования струн космологических размеров^[201]. Исследования показали, что струны обладают суперсимметрией, поэтому называются суперструнами, а теория соответственно – ТСС. В дальнейшем под струной всегда будет пониматься именно суперструна. Согласно теории различные моды колебаний струн представляют собой элементарные частицы и дают не только весь их набор, но и много других частиц. Последнее является одной из трудностей теории^[202]. ТСС – теория с фоновой зависимостью. Это означает, что струны находятся в независимо существующем пространстве-времени, в котором могут передвигаться. Поскольку в отличие от ТСС общая теория относительности является фоново-независимой, в которой пространство и время являются динамическими характеристиками, то одной из важнейших задач является построение ТСС как фоново-независимой теории, если строить квантовую теорию гравитации путем квантования ОТО. Подобная стратегия еще больше обостряет проблему выяснения природы пространства и времени и их роли в физической теории.

Онтологически фундаментальным является поиск ответов на следующие три вопроса: 1) материальны ли струны,

2) представляют ли они только лишь геометрическую структуру, онтологию которой еще следует определить, 3) или же они – лишь некое абстрактное математическое средство, математическая конструкция, введенная для теоретически более эффективного (а может быть и чисто прагматического) решения некоторых физических проблем? Среди исследователей мнения по поводу ответов на эти вопросы разделились.

Материальны ли струны? Одним из аргументов сторонников положительного ответа на первый вопрос (в частности, случайного первооткрывателя^[203] теории струн Г. Венециано^[204]) является, например, то, что различные моды колебаний струн дают физически реальные элементарные частицы. И действительно, логично предположить, что реальные частицы могут порождаться реальными физическими объектами. При этом несомненно, что физическая природа струны отличается от природы элементарной частицы, поскольку природа последней, согласно ТСС, содержится в колебательном процессе. Отсюда следует, что природа известных элементарных частиц чисто феноменологическая. Говоря языком метафизики, их сущность – колебания, которая (сущность) для наблюдателя проявляется в виде феномена «элементарной»^[205] материальной объ-ектности. Но в рамках того же метафизического языка, все это означает, что элементарные частицы (электроны, кварки, фотоны) не обладают некоторой первичной субстанциональностью, они – только лишь феномены.

В то же время возникает вопрос о том, обладают ли субстанциональностью сами струны? И какой? Представляется естественным в случае положительного ответа связать с ними принципиально новый вид материи. Причем, возможно, это должен быть вид материальности не меньшей фундаментальности и радикальности, чем фундаментальность электромагнитного поля, введенного в период доминирования механистической картины мира, или открытие искривленного 4-мерного пространства-времени. По-видимому, он должен быть даже еще более высокой степени фундаментальности. Поиск физической онтологии подобного масштаба является, на наш взгляд, актуальнейшей проблемой планковской космологии и всей физики.