V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

В этой работе рассматривается вопрос возможности предсказания будущего при помощи законов физики, как следствие концепции научного детерминизма.

Идея научного детерминизма появилась, как следствие успеха классической физики Ньютона и была впервые сформулирована Лапласом [1]. Согласно этой концепции, если будут известны положения и скорости всех частиц во Вселенной в какой-либо момент времени, то мы будем способны, используя законы физики, предсказать состояние Вселенной в любой момент времени как в прошлом, так и в будущем. На основе этого была сформулирована идея о том, что задача фундаментальной науки, среди прочего, заключается в формулировании «теории всего», которая и позволит произвести такие расчеты. Таким образом, абсолютно все, что нас окружает и что когда-либо произойдет, оказывается предопределенным.

До сих пор предсказанием будущего занимается астрология, но она не согласуется с какой-либо теорией, подтвержденной на практике. Если же следовать принципу детерминизма, то физика со временем сможет точно предсказывать будущее, согласно научной «теории всего» [2]. Но действительно ли фундаментальная наука обладает более точными средствами предсказывания будущего, чем астрология?

На первый взгляд, принцип неопределенности Гейзенберга должен был подорвать концепцию научного детерминизма, т.к., согласно теории Гейзенберга, невозможно одинаково точно предсказать положение и скорость элементарной частицы, а, следовательно, мы не можем знать состояние Вселенной в какой-либо один момент времени, для дальнейшего предсказания будущего состояния Вселенной. Но детерминизм был восстановлен и модифицирован квантовой механикой. В рамках этой механики, знание волновой функции в какой-либо один момент времени позволит, используя уравнение Шредингера, вычислить ее в любой другой прошлый или будущий момент времени [3].

Этот модифицированный детерминизм подвергся сомнению, когда Стивен Хокинг открыл, что черные дыры на самом деле не вполне черные [4]. Согласно квантовой физике, поля не могут быть в точности нулевыми, даже в вакууме. Так как в этом случае они обладали бы точно известным положением, темпом изменения и скоростью (равной нулю). Это бы нарушало принцип неопределенности Гейзенберга. Ввиду этого, поля должны испытывать «вакуумные флуктуации» некоторой величины. Стивен Хокинг предложил рассматривать флуктуации вакуума как появление пар виртуальных частиц. Эти частицы появляются в точке пространства-времени, разлетаются, а затем сближаются и аннигилируют друг с другом. В этом случае термин «виртуальные» означает, что непосредственное наблюдение невозможно, но возможно измерить их побочные эффекты, которые также согласуются с другими теоретическими предсказаниями.

Предположим, что точка возникновения такой пары виртуальных частиц располагается вблизи горизонта событий некоторой черной дыры. В этом случае, одна из частиц может упасть в черную дыру, в то время как другая свободно уйдет на бесконечность. Эта ушедшая частица будет казаться испущенной черной дырой, образовывать излучение черной дыры.

Этот эффект обладает принципиальным значением для детерминизма. Излучение черной дыры уносит энергию, что приводит к потере массы черной дыры и уменьшению ее размеров. С течением времени масса уменьшится до нуля и черная дыра полностью исчезнет. В этом случае, часть волновой функции, которая находилась внутри черной дыры, будет утеряна, а, следовательно, пропадет и содержащаяся в этой части информация о том, что упало в черную дыру.

Ввиду этой потери информации, даже если мы сможем знать волновую функцию после исчезновения черной дыры, невозможно будет использовать уравнение Шредингера для того, чтобы узнать какой была эта волновая функция до того, как черная дыра образовалась. Так как это будет зависеть от той части волновой функции, что бесследно утеряна в черной дыре [3].

Таким образом, благодаря описанному выше эффекту, результаты каких-либо измерений вне черной дыры не могут быть точно предсказаны, более того, наша способность делать такие предсказания падает до нуля.

Так что, скорее всего, астрология предсказывает будущее не хуже, чем законы физики.

Список литературы

1.	Пригожин, И.Р. Конец определенности /И.Р. Пригожин.- Ижевск: редакция журнала «Регулярная и хаотическая динамика», 1999.
2.	Хокинг, С. Черные дыры и молодые вселенные /С. Хокинг. - Санкт-Петербург: Амфора, 2004.
3.	Хокинг, С. Мир в ореховой скорлупке /С. Хокинг.- Санкт-Петербург: Амфора, 2009.
4.	. Хокинг, С. Краткая история времени /С. Хокинг.- Санкт-Петербург: Амфора, 2004.

Код для цитирования: Скопировать